KR20150026461A - 케이블 로봇 시스템 - Google Patents

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KR20150026461A KR20130105340A KR20130105340A KR20150026461A KR 20150026461 A KR20150026461 A KR 20150026461A KR 20130105340 A KR20130105340 A KR 20130105340A KR 20130105340 A KR20130105340 A KR 20130105340A KR 20150026461 A KR20150026461 A KR 20150026461A
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김성락
이찬행
김상준
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Abstract

본 발명은 케이블 로봇 시스템에 관한 것으로서, 높이 조절 가능한 텔레스코프 방식으로서 양측에 수직 설치되는 서포터 타워(110)와; 상기 서포터 타워(110)의 수직 각도 조절을 위해 설치되는 실린더(120)와; 상기 서포터 타워(110)를 이용한 상하좌우 방향에서의 복수 케이블(130)에 의해 공중에 매달린 상태로 설치되는 케이블 로봇 베이스(140)와; 상기 케이블 로봇 베이스(140)상에 장착되는 작업 모듈(150)과; 상기 복수 케이블(130)의 길이 조절을 위해 설치되는 케이블 윈치(160)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 선체(블록) 외판과 같은 수직 작업면 뿐만 아니라 선저부(블록하부)와 수평 작업의 자동화 작업이 가능하여 작업성을 향상시키고 안전사고를 방지할 수 있다. 또한 다양한 형상을 가지는 구조물에 대해서도 간단한 구조와 제어로써 입체적인 작업이 가능하게 되며, 케이블 로봇의 작업모듈의 교체를 통해서 다양한 작업에 대한 자동화가 가능하다. 또한, 텔레스코프 방식을 채용하여 다양한 높이를 가지는 작업 영역에서의 대응이 가능할 뿐만 아니라, 간단한 구조로 인하여 이동 및 보관이 용이하다.

Description

케이블 로봇 시스템{Cable robot system}
본 발명은 로봇 시스템에 관한 것으로서, 특히 상하좌우로 연결된 4개의 케이블 윈치가 체결되어 있는 2개의 서포터 타워를 수직 방향으로 각도 조절이 가능하도록 2개의 실린더와 조합하여 3차원(3D) 입체 작업이 가능하도록 된 케이블 로봇 시스템에 관한 것이다.
선박 및 구조물에 대한 건조 작업에 있어서 선체 및 외판의 대부분 작업은 고소차에 의지한 작업자의 수작업으로 이루어지고 있다.
선박 및 구조물은 자동차와 같이 정형화된 모델보다는 선주의 요구사항에 따라서 사양이 상이하기 때문에 작업 대상면의 모양이 매번 변화하기 때문에 자동화 시스템을 적용하기 어렵기 때문에 작업자의 경험과 기술에 의존하는 부분이 많은 실정이다.
작업자에 의한 수작업은 전용 작업 공구를 사용하게 된다. 도장 작업의 경우 에어리스 스프레이 건을 용접심 부위의 블라스팅 작업의 경우 블라스팅 작업을 위한 블라스팅 건을 그리고 건조된 도장면에 대한 도막 두께 검사를 위해서는 접촉식 도막 두께 측정 게이지를 사용하게 된다. 하지만 작업 공간이 수직외판(외벽)일 경우에는 작업자의 접근이 불가능하기 때문에 해당 작업면에 대한 접근을 위한 고소차 또는 고소 작업대를 이용하게 된다. 선저부 또는 구조물 하부의 경우에도 높이가 상이하기 때문에 필요에 따라서 작업자 접근을 위한 사다리 또는 작업대를 이용하기도 한다.
이와 같이, 종래의 경우 사다리 또는 고소 작업대를 이용한 고소 작업에 따른 작업성 저하 및 안전사고의 위험 등이 있었다.
한편, 종래 관련된 특허 기술로서 건물(1) 옥상(1a) 좌우 모서리에 설치되는 2대의 와이어 로프 윈치(2)(3)와, 상기 와이어 로프윈치(2)(3)에 감겨져 풀리거나 되감기는 와이어 로프(4)(5)와, 상기 와이어 로프(4)(5)의 하단부에 설치되어 유리외벽(1b)을 세척하는 세척로봇(6)과, 상기 세척로봇(6)을 수평방향 및 수직방향으로 이동해야 하는 거리, 세척경로를 입력시켜 로봇이 자동으로 입력된 경로를 따라서 이동하며 유리를 세척하도록 제어하는 세척로봇 제어기(7)로 구성된 건물 유리외벽 세척용 로봇이 제안되어 있다(특허문헌1 참조).
또한, 종래 관련된 다른 특허 기술로서, 작업속도에 보조를 맞추며 일정한 속도로 연직 상,하방향으로 이동하는 바스켓(12)이 구비되는 고소차(10)와, 상기 고소차(10)의 바스켓(12)에 탑재되는 도장 로봇(20)으로 구성되고, 상기 도장 로봇(20)은 선체 외판(30)에 대해 스프레이 건(40)을 수평 방향으로 이송시키는 수평이송장치(미도시), 선체 외판(30)과 스프레이 건(40)과의 이격된 거리(ℓ)를 감지하는 거리감지센서(미도시), 상기 거리감지센서의 감지신호에 따라 선체 외판(30)과 수직을 이루는 스프레이 건(40)을 전,후방향으로 이송시키는 전,후이송장치(미도시), 도료공급장치(29)로부터 공급되는 도료를 선체 외판(30)에 분무하는 스프레이 건(40)을 포함하는 구성으로 됨을 특징으로 하는 선체 외판 자동 도장시스템이 제안되어 있다(특허문헌2 참조).
국내공개특허 1996-0037004 국내공개특허 2004-0026480
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선체(블록) 외판과 같은 수직 작업면 뿐만 아니라 선저부(블록 하부)와 수평 작업의 자동화 작업이 가능하여 작업성을 향상시키고 안전사고를 방지할 수 있도록 된 케이블 로봇 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템은, 높이 조절 가능한 텔레스코프 방식으로서 양측에 수직 설치되는 서포터 타워와; 상기 서포터 타워의 수직 각도 조절을 위해 설치되는 실린더와; 상기 서포터 타워를 이용한 상하좌우 방향에서의 복수 케이블에 의해 공중에 매달린 상태로 설치되는 케이블 로봇 베이스와; 상기 케이블 로봇 베이스상에 장착되는 작업 모듈과; 상기 복수 케이블의 길이 조절을 위해 설치되는 케이블 윈치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기에서, 로봇 시스템의 이동을 위한 대차부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 대차부에는 아우트리거가 설치될 수 있다.
또한, 상기 케이블 로봇 베이스상에 설치되는 작업 모듈은, 도장작업, 도막두께 검사 및 용접심 부위의 블라스팅 작업을 위한 모듈일 수 있다.
또한, 상기 작업 모듈은 탈부착 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선체(블록) 외판과 같은 수직 작업면 뿐만 아니라 선저부(블록 하부)와 수평 작업의 자동화 작업이 가능하여 작업성을 향상시키고 안전사고를 방지할 수 있다. 또한 다양한 형상을 가지는 구조물에 대해서도 간단한 구조와 제어로써 입체적인 작업이 가능하게 되며, 케이블 로봇의 작업 모듈의 교체를 통해서 다양한 작업에 대한 자동화가 가능하다. 또한, 텔레스코프 방식을 채용하여 다양한 높이를 가지는 작업 영역에서의 대응이 가능할 뿐만 아니라, 간단한 구조로 인하여 이동 및 보관이 용이하다.
도 1은 종래 건물 유리외벽 세척용 로봇의 개념도.
도 2는 종래 선체 외판 자동 도장시스템의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 서포터 타워를 접은 경우의 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 서포터 타워를 눕힌 경우의 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 3D(입체) 작업을 위해 좌측 실린더의 스트로크를 조절한 경우의 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 3D(입체) 작업을 위해 우측 실린더의 스트로크를 조절한 경우의 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 선저부(블록 및 구조물 하부) 작업을 위한 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템을 이용하여 선체 외판을 도장 작업하는 개념도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 개념도, 도 4는 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 서포터 타워를 접은 경우의 개념도, 도 5는 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 서포터 타워를 눕힌 경우의 개념도, 도 6은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 3D(입체) 작업을 위해 좌측 실린더의 스트로크를 조절한 경우의 개념도, 도 7은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 3D(입체) 작업을 위해 우측 실린더의 스트로크를 조절한 경우의 개념도, 도 8은 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템의 선저부(블록 및 구조물 하부) 작업을 위한 개념도, 도 9는 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템을 이용하여 선체 외판을 도장 작업하는 개념도이다.
본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템은, 선체(블록) 외판과 같은 수직 작업면 뿐만 아니라 선저부(블록 하부)와 수평 작업의 자동화 작업이 가능하여 작업성을 향상시키면서 안전사고를 방지할 수 있도록 된 것을 그 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템(100)은, 서포터 타워(110), 실린더(120), 케이블(130), 케이블 로봇 베이스(140), 작업 모듈(150), 케이블 윈치(160) 및 대차부(170)를 포함하여 이루어진다.
상기 서포터 타워(110)는 높이 조절이 가능한 텔레스코프 방식으로서 시스템(100)의 양측에 수직으로 설치된다.
상기 실린더(120)는 상기 서포터 타워(110)의 수직 각도 조절을 위해 서포터 타워(110)의 일측에 설치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 서포트 타워(110)를 지지하면서 로봇의 2차원 이동 평면에 수직 방향을 가지도록 수직 각도를 조절하게 된다.
상기 케이블 로봇 베이스(140)는 상기 서포터 타워(110)를 이용한 상하좌우 방향에서의 복수 케이블(130)에 의해 공중에 매달린 상태로 설치된다.
상기 작업 모듈(150)은 상기 케이블 로봇 베이스(140)상에 탈부착 가능하게 장착된다. 이때, 상기 작업 모듈(150)은, 구체적으로 도장작업, 도막두께 검사 및 용접심 부위의 블라스팅 작업 등을 위한 모듈일 수 있다.
상기 케이블 윈치(160)는 상기 복수 케이블(130)의 길이를 적절히 조절하기 위해 설치된다.
상기 대차부(170)는 로봇 시스템(100)의 이동을 위해 설치된다. 이때, 상기 대차부(170)에는 작업 안정성을 고려한 접이식 아우트리거(172)가 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템(100)은, 2차원(2D) 평면에 사용되는 상하좌우로 연결된 복수개(예컨대, 4개)의 케이블 윈치(160)가 체결되어 있는 양측의 서포터 타워(110)를 수직 방향으로 각도 조절이 가능하도록 각각의 실린더(120)와 조합하여 3차원(3D) 입체 작업이 가능하도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템(100)은, 작업 대상물에 대한 간섭을 최소화하면서 최소한의 제어를 위한 최소한의 케이블(130)만을 사용함으로써 케이블 로봇 시스템(100)의 사용성을 극대화 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템(100)은, 서포트 타워(110)가 텔레스코프 방식을 채용하여서 다양한 높이를 가지는 작업 영역에서의 대응이 가능할 뿐만 아니라, 간단한 구조로 인하여 이동 및 보관이 용이하며, 선체(블록) 외판과 같은 수직 작업면 뿐만 아니라 선저부(블록 하부)와 수평 작업의 안정적인 대응이 가능하다.
본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템(100)의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 대차부(170)를 이용하여 케이블 로봇 시스템(100)을 원하는 장소로 이동시킨 후, 아우트리거(172)를 이용하여 바닥면에 안정되게 고정시킨다. 그리고, 서포터 타워(110)의 높이를 적절히 조절하면서 실린더(120)를 이용하여 서포터 타워(110)의 수직 각도를 조절한다. 그리고, 케이블 윈치(160)를 이용하여 설정된 장력만큼 케이블(130)을 적절히 감거나 풀어서 케이블 로봇 베이스(140)상에 설치된 작업 모듈(150)이 안정된 자세를 유지하도록 한다. 그 상태에서 장착된 작업 모듈(150)에 따라 도장작업, 도막두께 검사 및 용접심 부위의 블라스팅 작업 등을 수행한다.
본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템(100)의 기술적 특징을 설명하면 다음과 같다.
1. 텔레스코프 방식의 서포터 타워(110) 구비 : 복수개의 케이블(130)이 양쪽의 길이 조절이 가능한 텔레스코프 방식의 서포터 타워(110)에 연결된 2차원(2D) 평면 케이블 로봇 시스템으로서, 이동 및 보관 시에는 서포터 타워(110)를 최소한으로 접거나 옆으로 눕힘이 가능하다(도 5 참조).
2. 3차원(3D) 입체면에 대응하여 고소 작업이 가능하도록 하는 실린더(120) 구비 : 케이블(130)이 연결된 양쪽 서포트 타워(110)의 수직 각도 조절을 위해 부착된 실린더(120)의 스트로크를 조절하여 3차원의 공간에 대한 작업이 가능하다(도 6,7 참조).
3. 대차부(170) 구비 : 로봇 시스템(100)을 원하는 위치로 이동을 위한 자주식 이동 및 조향이 가능하다.
4. 작업 안전성 확보를 위한 아우트리거(172) 구비: 이동 시에는 텔레스코프 방식으로 접어 두었다가 작업 시에는 외란, 진동 및 전복 방지를 위한 아우트리거(172)를 설치하여 케이블 로봇 시스템(100)의 이동 및 작업의 안정성 확보가 가능하다.
5. 케이블 윈치(160) 구비 : 케이블 로봇 시스템(100)에 연결된 케이블(130)의 위치 이동을 위한 것으로써 각 케이블(130)에 설정된 장력만큼 케이블(130)을 풀고 감을 때마다 케이블 로봇 시스템(100)이 이동하게 된다. 텔레스코프 서포트 타워(110)를 늘리거나 줄일 경우에도 케이블(130)의 장력 변화에 따른 케이블(130)을 풀거나 감기 때문에 케이블 로봇 시스템(100)이 항상 안정된 자세를 유지하게 된다.
6. 작업별 특화된 탈부착 가능한 작업 모듈(150) 구비 : 수직외판(외벽) 또는 선저부(구조물 하부)의 정의된 작업(도장작업, 건조된 도막두께 검사, 용접심 부위의 블라스팅 작업 등)의 자동화 작업을 위한 해당 작업 모듈(150)을 케이블 로봇 베이스(140)에 장착하여 해당 작업의 수행이 가능하며 해당 작업이 종료하게 되면 해당 작업 모듈의 탈착이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 케이블 로봇 시스템을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 로봇 시스템 110 : 서포터 타워
120 : 실린더 130 : 케이블
140 : 케이블 로봇 베이스 150 : 작업 모듈
160 : 케이블 윈치 170 : 대차부
172 : 아우트리거

Claims (5)

  1. 케이블을 이용하는 로봇 시스템(100)으로서,
    높이 조절 가능한 텔레스코프 방식으로서 양측에 수직 설치되는 서포터 타워(110)와;
    상기 서포터 타워(110)의 수직 각도 조절을 위해 설치되는 실린더(120)와;
    상기 서포터 타워(110)를 이용한 상하좌우 방향에서의 복수 케이블(130)에 의해 공중에 매달린 상태로 설치되는 케이블 로봇 베이스(140)와;
    상기 케이블 로봇 베이스(140)상에 장착되는 작업 모듈(150)과;
    상기 복수 케이블(130)의 길이 조절을 위해 설치되는 케이블 윈치(160)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    로봇 시스템(100)의 이동을 위한 대차부(170)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 대차부(170)에는 아우트리거(172)가 설치된 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이블 로봇 베이스(140)상에 설치되는 작업 모듈(150)은, 도장작업, 도막두께 검사 및 용접심 부위의 블라스팅 작업을 위한 모듈인 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 작업 모듈(150)은 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 케이블 로봇 시스템.
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KR20210001249A (ko) 2019-06-27 2021-01-06 삼성중공업 주식회사 인쇄 장치

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