KR101769270B1

KR101769270B1 - 로봇 용접 장치

Info

Publication number: KR101769270B1
Application number: KR1020170064004A
Authority: KR
Inventors: 강부원; 김창조
Original assignee: 강부원
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2017-08-18

Abstract

본 발명은, 지면에 고정 설치되는 고정판(10): 판상 구조로 이루어지는 회전판(23) 및 가동휠(27)이 구비되는 회전작업대(20); 거치대(33)의 일측 부위 상면에 설치되는 다관절용접로봇(40); 판상 구조로 이루어져 고정지지대(51)의 상단 부위에 고정 결합되는 작업판(52)이 구비되는 고정작업대(50); 좌우측 각각의 하면 부위가 수평가이드봉(61)과 결합되되 중앙 부위 하면이 수평가이드봉(61)의 중간 부위와 결합되는 가동판(63)이 구비되는 수평가동대(60); 좌우 측면 각각이 설치단(71)에 회전 가능하게 장착되는 지지체(72) 및 경사조절휠(73)이 구비되는 지그지지대(70); 양측 부위 각각이 지지체(72)의 전면 및 타면 부위를 통해 노출되는 회전링(82), 후면 부위가 회전링(82)의 전면 부위에 밀착되는 가압링(83), 가압링(83)의 전면 부위와 일정 간격 이격되어 회전링(82)에 고정결합되는 커버(84)가 구비되는 지그(80);를 포함하는 로봇 용접 장치를 제공한다.

Description

로봇 용접 장치{Apparatus for welding robot}

본 발명은 로봇 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 임의 방향으로의 이동 및 회전이 용이한 지그와 수직 높이 및 방향을 임의 조절할 수 있는 용접로봇을 조합함으로써, 어떠한 곡률로 이루어지는 배관에 대해서도 의도하는 부위에 대한 정확한 용접작업을 수행할 수 있는 로봇 용접 장치에 관한 것이다.

근자 각종 산업분야에서는 작업의 정밀성 및 신속성을 담보하기 위하여 로봇을 이용한 용접 장치 사용이 점진적으로 확대되고 있다. 로봇을 이용하는 용접 장치는 일반적으로 용접부와 지그부로 분리 구성하되, 용접부에는 로봇을 장착하고 지그부에는 작업대상물을 고정한 상태에서 로봇에 의한 용접 작업을 수행하게 된다.

이러한 로봇 용접 장치를 이용하여 통상적인 배관을 용접하는 경우에는 용접부에 장착된 로봇을 일정 각도 회전시키거나 또는 배관을 고정하고 있는 지그부를 일정 각도 회전시키는 방식으로 어느 정도 작업 수행이 가능하나, 일정한 곡률을 이루는 곡관의 경우에는 이러한 방식의 적용이 매우 힘들다. 이를 위해 관련 업계는 3축 방향으로 회전이 가능한 지그부를 도입하거나, 또는 도 8과 같이 지그부를 기점으로 복수 개의 용접부를 환형으로 배치하는 방식을 도입하고 있다.

하지만, 전자의 경우 배관의 곡률이 일정하지 않고 불연속 하거나 또는 곡률이 부위별로 변화하게 되면 적용 자체가 곤란한 현실적인 문제가 있었으며, 후자의 경우에는 전체 장치 자체가 복잡해지는 것은 별론으로 하더라도 전자와 같은 동일한 문제점을 고스란히 안고 있는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제0949062호 대한민국 등록특허 제1649498호 대한민국 등록실용신안 제0344693호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 어떠한 곡률로 이루어지는 배관에 대해서도 의도하는 부위에 대한 정확한 용접작업을 수행할 수 있는 로봇 용접 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 일정 면적의 판상 구조로 이루어져 지면에 고정 설치되는 고정판(10): 하단 부위는 고정판(10)의 중앙 부위에 고정 결합되고 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장되는 제1고정지지관(21), 제1고정지지관(21)의 상단 부위에 회전 가능하게 마련되는 제1웜휠(22), 판상 구조로 이루어지되 일측 부위의 저면이 제1웜휠(22)의 상면 부위에 결합되는 회전판(23), 제1고정지지관(21)과 일정 간격 이격되어 위치하되 하단 부위는 고정판(10)에 고정 결합되고 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장되는 제2고정지지관(24), 제1웜휠(22)과 치합되는 제1웜(152)이 구비되어 제2고정지지관(24)의 상측에 장착되는 제1구동모터(25), 상단 부위는 회전판(23)의 타측 부위 저면에 결합되고 하단 부위는 수직 하방으로 일정 길이 연장되는 가동지지관(26), 가동지지관(26)의 하단 부위에 마련되어 고정판(10)의 상면과 접하는 가동휠(27)이 구비되는 회전작업대(20); 수직 상방으로 일정 높이를 가지며 하단 부위가 회전판(23)의 타측 부위 상면에 고정결합되는 수직가이드(31), 수직가이드(31) 내부에 마련되되 하단 부위는 수직가이드(31)의 하측 부위에 고정 결합되고 타측 부위는 수직 상방으로 연장되는 수직가이드봉(32), 수직가이드봉(32)의 중간 부위에 결합되는 거치대(33), 수직가이드(31) 상단 부위에 장착되되 구동축(341)이 수직가이드봉(32)의 타단 부위와 결합되는 제2구동모터(34)가 구비되는 수직가동대(30); 거치대(33)의 일측 부위 상면에 설치되는 다관절용접로봇(40); 일정 수직 높이를 가지며 제1고정지지관(21)과 일정 거리 떨어져 설치되되 하측 부위가 고정판(10)에 고정 결합되는 고정지지대(51), 일정 면적을 가지는 판상 구조로 이루어져 고정지지대(51)의 상단 부위에 고정 결합되는 작업판(52), 일정 길이를 가지며 작업판(52)의 상면 좌우에 설치되는 가이드레일(53)이 구비되는 고정작업대(50); 일정 길이를 가지며 작업판(52)의 상면 중앙 부위에 위치하는 수평가이드봉(61), 작업판(52)의 상면 일측 부위에 설치되되 구동축(621)이 수평가이드봉(61)의 타단 부위와 결합되는 제3구동모터(62), 좌우측 각각의 하면 부위가 수평가이드봉(61)과 결합되되 중앙 부위 하면이 수평가이드봉(61)의 중간 부위와 결합되는 가동판(63)이 구비되는 수평가동대(60); 가동판(63)의 상면 좌우 각각에서 일정 수직 높이로 돌출되는 설치단(71), 중앙 부위에는 관통공(721)이 형성되되 좌우 측면 각각이 설치단(71)에 회전 가능하게 장착되는 지지체(72), 일측 설치단(71)의 내면과 지지체(72)의 일측 외면 사이에 설치되는 경사조절휠(73), 경사조절휠(73)의 휠기어(731)와 치합되는 제2웜(741)이 마련되어 일측 설치단(71)의 외면에 장착되는 제4구동모터(74)가 구비되는 지그지지대(70); 각각의 양단 부위가 지지체(72)의 외면으로 돌출되되 관통공(721)에 대하여 환형으로 배치되어 지지체(72) 내부에 설치되는 복수 개의 피동롤러(81), 양측 부위 각각이 지지체(72)의 전면 및 타면 부위를 통해 노출되되 각 피동롤러(81)와 접하며 외면의 중앙 부위에는 환형으로 제3기어(821)가 형성되는 회전링(82), 중앙 부위에는 삽입공(831)이 형성되되 후면 부위가 회전링(82)의 전면 부위에 밀착되는 가압링(83), 가압링(83)과 동일한 폭을 가지며 후면 부위가 가압링(83)의 전면 부위와 일정 간격 이격되되 환형을 이루는 하측 부위가 회전링(82)에 고정결합되는 커버(84), 일단 부위에는 제3기어(821)와 치합되는 제3웜(851)이 마련되어 지지체(72)의 후면 하측 부위에 장착되는 제5구동모터(85)가 구비되는 지그(80);를 포함하여 이루어지는 기술적 특징이 있다.

상기 가압링(83)의 후면 상측 부위에는 환형의 제4기어(831)이 마련되고, 상기 가압링(83)의 전면에는 일정 깊이를 가지는 나선 형상의 가이드홈(832)이 형성되며; 상기 커버(84)의 전면에는 복수 개의 절개부(841)가 형성되어 환형으로 배치되고, 상기 커버(84)의 외주면에는 복수 개의 결합편(842)이 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사형으로 마련되며, 상기 각 결합편(842)에는 일단 부위가 결합편(842)에 관통 결합되고 타단 부위는 가압링(83)의 외주면에 결합되는 회동봉(843)이 마련되되 상기 회동봉(843)의 일단 부위에는 회전단(844)이 구비되고, 상기 회동봉(843)에는 상기 가압링(83)의 제4기어(831)와 치합되는 제4웜(845)이 마련되며; 상기 각 절개부(841)에는 가압편(835)이 삽입되되, 상기 가압편(835)의 후면에는 상기 가압링(83)의 가이드홈(832)과 밀착되어 결합되도록 상호 간에 일정 간격 이격되어 위치하는 복수 개의 가이드단(836)이 형성될 수 있다.

본 발명은 작업대상으로서의 배관을 고정하는 지그부와 용접로봇이 마련되는 작업대를 분리하되, 지그부는 고정된 배관을 각기 다른 3축 방향으로 제어 가능하도록 구성하고 작업대는 지그부에 대하여 일방향 또는 타방향으로 일정 각도 회전 가능하도록 구성함으로써, 배관이 어떠한 곡률을 가지거나 또는 배관이 부위별로 서로 다른 곡률을 가지고 있더라도 의도하는 부위에 대한 용접 작업을 매우 편리하게 수행하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 용접 장치의 개략적인 사시 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 용접 장치의 개략적인 측면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 용접 장치의 개략적인 평면 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 용접 장치에 있어 지그지지대 및 지그의 개략적인 측면 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 용접 장치에 있어 지그지지대 및 지그의 개략적인 정면 구성도.
도 6은 도 5에 있어 A-O-A′라인의 개략적인 단면 구성도.
도 7a는 본 발명에 따른 로봇 용접 장치에 있어 가동편의 개략적인 구성도.
도 7b는 본 발명에 따른 로봇 용접 장치에 있어 가압링 및 가동편의 개략적인 작동 구성도.
도 8은 종래 로봇 용접 장치의 개략적인 일 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3 각각은 본 발명에 따른 로봇 용접 장치의 개략적인 사시 구성도, 측면 구성도, 평면 구성도를 보여준다. 각 도면에 개시된 것과 같이, 본 발명은 고정판(10), 회전작업대(20), 수직가동대(30), 다관절용접로봇(40), 고정작업대(50), 수평가동대(60), 지그지지대(70), 지그(80)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.

고정판(10)은 지면에 고정 설치되며, 일정 면적의 판상 구조로 이루어진다. 고정판(10)의 저면에는 작업 과정에서 발생하는 진동을 흡수하거나, 또는 주위로부터 전달되는 진동을 흡수하기 위한 복수 개의 흡수판이 마련될 수 있다.

회전작업대(20)는 다관절용접로봇(30)이 장착되는 부분으로, 제1고정지지관(21), 제1웜휠(22), 회전판(23), 제2고정지지관(24), 제1구동모터(25), 가동지지관(26), 가동휠(27)이 마련된다.

제1고정지지관(21)은 하단 부위가 고정판(10)의 중앙 부위에 고정 결합되고, 그 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장된다. 제1웜휠(22)은 제1고정지지관(21)의 상단 부위에 회전 가능하게 마련된다. 회전판(23)의 일측 부위의 저면이 제1웜휠(22)의 상면 부위에 결합되는 판상 구조로 이루어진다. 즉, 회전판의 일측 부위는 고정판의 중앙 부위에 위치하고 그 타측 부위는 도면과 같이 고정판의 일측 모서리 부위로 연장된다.

제2고정지지관(24)는 제1고정지지관(21)과 일정 간격 이격되어 위치하며, 그 하단 부위는 고정판(10)에 고정 결합되고 그 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장된다. 제1구동모터(25)은 제2고정지지관(24)의 상측에 장착되며, 제1구동모터(25)의 구동축에는 제1웜휠(22)과 치합되는 제1웜(152)이 구비된다.

가동지지관(26) 및 가동휠(27) 각각은 회전작업대 및 회전작업대에 마련되는 각종 장치를 안정적으로 지지하기 위한 수단이다. 가동지지관(26)은 고정판(10)의 일측 모서리 부위에 위치하며, 그 상단 부위는 회전판(23)의 타측 부위 저면에 결합되고 그 하단 부위는 수직 하방으로 일정 길이 연장된다. 가동휠(27)은 가동지지관(26)의 타단 부위에 마련되며, 고정판(10)의 상면과 접한다.

이러한 구성을 통해, 제1구동모터가 일방향 또는 타방으로 구동되면, 제1구동모터의 회전력은 제1웜을 통해 제1웜휠로 전달되고, 제1웜휠이 일방향 또는 타방으로 회전함에 따라 회전판은 도 3과 같이 제1고정지지관을 기준으로 일방향 또는 타방향으로 회전한다. 이때, 가동휠은 고정판의 상면과 접하면서 회전작업대의 회전 운동을 안정적으로 가이드하게 된다.

수직가동대(30)는 다관절용접로봇(40)의 이동을 가이드하는 수단으로, 수직가이드(31), 수직가이드봉(32), 거치대(33), 제2구동모터(34)가 구비된다. 수직가이드(31)는 하단 부위가 회전판(23)의 타측 부위 상면에 고정결합되고, 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장된다.

수직가이드봉(32)은 도면과 같이 수직가이드(31)의 내부에 마련되며, 그 하단 부위는 수직가이드(31)의 하측 부위에 고정 결합되고, 그 타측 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장된다. 수직가이드봉은 일방향스크류로 이루어질 수 있다. 거치대(33)는 수직가이드봉(32)의 중간 부위에 결합된다. 제2구동모터(34)는 수직가이드(31) 상단 부위에 장착되며, 구동축(341)이 수직가이드봉(32)의 타단 부위와 결합된다.

본 발명에 따른 수직가이드봉은 스크류로 이루어질 수 있으며, 수직가이드봉과 결합되는 거치대의 일측 부위에는 너트 블록이 마련될 수 있다. 이에 따라, 제2구동모터가 일방향 또는 타방향으로 작동하면, 제2구동모터의 회전력은 수직가이드봉에 일방향 또는 타방향으로 전달되고, 이러한 수직가이드봉의 회전운동은 거치대를 수직 상방 또는 수직 하방으로 이동시킨다.

다관절용접로봇(40)은 거치대(33)의 일측 부위 상면에 설치된다. 도면에 개시된 것과 같이 본 발명에 따른 다관절용접로봇은 복수 개의 관절이 연결되어 이루어지며, 관절의 끝단 부위에 용접기가 마련된다. 각 관절 부위는 도시된 개별적인 액츄에이터에 의해 작동될 수 있으며 이는 관련 업계에 널리 알려져 있는 내용인바 상세한 설명은 생략한다.

고정작업대(50)는 지그(80) 관련 부품을 지지하는 수단으로, 고정지지대(51), 작업판(52), 가이드레일(53)이 구비된다. 고정지지대(51)는 제1지지관(21)과 일정 거리 떨어져 고정판(10)의 타측 부위에 설치되며, 하측 부위가 고정판(10)에 고정 결합되고 일정 수직 높이를 가진다.

작업판(52)은 일정 면적을 가지는 판상 구조로 이루어지며, 고정지지대(51)의 상단 부위에 고정 결합된다. 도면 각각과 같이 고정지지대(51)와 인접하는 작업판의 일측 부위는 회전판(23)의 타측 부위와 중첩될 수 있다. 가이드레일(53)은 작업판(52)의 상면 좌우에 일정 길이를 가지며 설치되는 한 쌍으로 이루어진다.

수평가동대(60)는 고정작업대(50)에 대하여 수평방향(다관절용접로봇과 가까워지고 멀어지는 방향)으로 가동되는 부분으로서, 수평가이드봉(61), 제3구동모터(62), 가동판(63)이 구비된다.

수평가이드봉(61)은 일정 길이를 가지며 작업판(52)의 상면 중앙 부위에 위치한다. 수평가이드봉(61)은 수직가이드봉(32)과 유사하게 스크류로 이루어질 수 있다. 제3구동모터(62)는 작업판(52)의 상면 일측 부위에 설치되며, 구동축(621)이 수평가이드봉(61)의 타단 부위와 결합된다.

가동판(63)은 일정 면적을 가지는 판상 구조로 이루어지며, 좌우측 각각의 하면 부위는 수평가이드봉(61)의 상단 부위와 결합되고, 중앙 부위 하면은 수평가이드봉(61)의 중간 부위와 결합된다. 도면에 명확하게 개시되지는 않았지만, 가동판의 중앙 부위 하면에는 수평가이드봉과 결합ㅚ는 너트 블록이 마련된다. 가동판의 좌우측 하면 부위 및 수평가이드봉의 상단 부위는 도 5와 같이 엘엠가이드로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 제3구동모터가 일방향 또는 타방향으로 작동하면, 제3구동모터의 회전력은 수평가이드봉에 일방향 또는 타방향으로 전달되고, 이러한 수평가이드봉의 회전운동은 가동판을 전진하거나(다관절용접로봇에 접근) 또는 후진하게(다관절용접로봇으로부터 후퇴) 된다.

지그지지대(70)는 지그(80)를 지지하는 수단으로, 설치단(71), 지지체(72), 경사조절휠(73), 제4구동모터(74)를 포함한다.

설치단(71)은 가동판(63)의 상면 좌우 각각 마련되며, 각각의 하단 부위는 가동판의 상면에 고정결합되고 상단 부위는 수직 상방으로 일정 수직 높이로 돌출된다.

지지체(72)는 좌우 측면 각각이 설치단(71)에 회전 가능하게 장착되며, 그 중앙 부위에는 관통공(721)이 형성된다. 즉, 지지체의 양측면 부위는 설치단에 관통 결합되어 있는 회동축(미도시)에 결합되며, 이 회동축을 기준으로 지지체는 일정 각도 회전한다. 도면에는 일정 두께를 가지는 정사각형 구조의 지지체 일례가 개시되어 있다.

경사조절휠(73)은 일측 설치단(71)의 내면과 지지체(62)의 일측 외면 사이에 설치된다. 경사조절휠(73)은 지지체(72)의 각도를 조절하는 수단이다. 제4구동모터(74)는 경사조절휠(73)이 위치하는 일측 설치단(61)의 외면에 장착되며, 경사조절휠(73)의 휠기어(731)와 치합되는 제2웜(741)이 마련된다.

도 5와 같이 제4구동모터의 구동축(도면부호 미도시)의 단부에 마련되는 제2웜이 경사조절휠의 휠기어와 치합됨에 따라, 제4구동모터가 일방향 또는 타방향으로 작동하면 경사조절휠과 일체화되어 있는 지지체는 도 4와 같이 회동축을 기점으로 일방향(실선) 또는 타방향(점선)으로 일정 각도 회전하게 된다.

지그(80)는 배관(P)을 고정하여 가압하는 수단으로, 피동롤러(81), 회전링(82), 가압링(83), 커버(84), 제5구동모터(85)를 포함한다.

피동롤러(81)는 관통공(721)에 대하여 환형으로 배치되는 복수 개로 이루어지며, 각각의 지지체(72) 내부에 설치되며 그 양단 부위는 지지체(72)의 외면으로 돌출된다. 즉, 피동롤러 각각은 도 6에 개시된 것과 같이, 지지체(72)에 대하여 개별적으로 회전할 수 있도록 양단 부위 각각이 지지체의 전면 및 후면 각각에 결합된다.

회전링(82)은 지지체(72)의 관통공(721)에 설치되되, 양측 부위 각각이 지지체(72)의 일면 및 타면 부위를 통해 노출된다. 또한, 도 6과 같이 회전링(82)의 외면 부위는 각 피동롤러(81)와 접하며, 피동롤러(81)와 접하는 회전링(82)의 외면 중앙 부위에는 제3기어(821)가 환형으로 형성된다.

제5구동모터(85)는 지지체(72)의 후면 하측 부위에 장착되며, 구동축의 단부에는 제3웜(851)이 마련된다. 제3웜(851)은 도 6과 같이 회전링(82)의 제3기어(821)와 치합된다. 이에 따라, 제5구동모터가 일방향 또는 타방향으로 작동하면, 회전링이 일방향(지면 안쪽 방향) 또는 타방향(지면 바깥 방향)으로 회전하게 된다.

가압링(83)은 도 6과 같이 후면 부위가 회전링(82)의 전면 부위에 밀착되며, 그 중앙 부위에는 삽입공(831)이 형성된다. 커버(84)는 후면 부위가 가압링(83)의 전면 부위와 일정 간격 이격되며, 하측 부위가 도면과 같이 별도의 체결볼트에 의해 회전링(82)에 고정결합된다. 이에 따라, 가압링을 제외한 회전링과 커버는 일체 구조를 이루며, 가압링은 회전링과 커버 사이에 위치한다.

이때, 가압링(83)에는 제4기어(831) 및 가이드홈(832)가 형성될 수 있다. 제4기어(831)는 도 6과 같이 가압링(83)의 후면 상측 부위에 환형으로 형성되는 것이 바람직하며, 가이드홈(832)은 가압링(83)의 전면에 일정 깊이를 가지는 나선 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 가이드홈(832)은 동일한 반경을 가지는 복수 개의 폐곡선으로 이루어지는 것이 아니라, 가압링을 한 바퀴 돌 때마다 반경이 점진적으로 증가하는(또는 감소하는) 단일의 개곡선을 이룬다.

또한, 커버(84)에는 복수 개로 이루어지는 절개부(841) 및 결합편(842) 각각이 상호 간에 일정 간격 이격되어 환형으로 배치된다. 절개부(841)는 커버(84)의 전면에 형성되며, 절개부(841)를 통해 회전링(82)과 커버(84) 사이에 위치하는 가압링(83)의 전면 부위가 일부 노출된다.

결합편(842)은 커버(84)의 외주면을 따라 고정 결합되며, 결합편(843)에는 회동봉(843) 및 제4웜(845)가 마련된다. 회동봉(843)은 그 일단 부위가 결합편(842)에 관통 결합되고, 그 타단 부위는 가압링(83)의 외주면에 회전 가능하게 결합된다. 회동봉(843)의 일단 부위에는 렌치 삽입홈과 같은 회전단(844)이 구비되며, 회동봉(843)에는 가압링(83)의 제4기어(831)와 치합되는 제4웜(845)이 마련된다.

또한, 커버(84)에 형성되는 각 절개부(841)에는 가압편(835)이 삽입된다. 가압편(835)의 후면에는 도 6a와 같이 일정 깊이를 가지는 복수 개의 가이드단(836)이 형성된다. 가이드단(836)은 가압링(83)의 가이드홈(832)에 밀착되어 결합되는 부분으로서, 각 가이드단은 전술한 가이드홈(832)과 같이 나선 형상의 폐곡선을 이룰 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

도면에는 구체적으로 개시되지 않았지만, 각 구동모터 및 다관절용접로봇 각각은 제어장치에 의해 그 작동이 제어된다. 제어장치는 복수 개로 이루어져 각기 다른 부분을 개별적으로 제어할 수도 있을 것이다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동 구성을 전술한 설명 및 첨부된 각 도면을 참조하여 살펴본다.

먼저, 작업대상물로서의 배관(P)을 가압링(83)의 삽입공(831)에 삽입한 상태로, 도 6b와 같이 가압편(835) 각각을 절개부(841)를 통해 삽입한다(커버(84)의 외주면 바깥 방향에서 안쪽 방향으로 삽입). 이에 따라, 가압편(835)의 후면 최하측에 형성되는 가이드단(836) 부위가 가압링(83)의 전면 최상측에 형성되는 가이드홈(837)과 밀착되어 결합된다.

이 상태에서, 회전단(844)에 렌치를 삽입한 다음 외력을 가해 렌치를 일방향 또는 타방향으로 회전시킨다. 렌치의 회전력은 회동봉(843)을 통해 제4기어(831)와 치합되어 있는 제4웜(845)으로 전달되고, 이에 따라 가압링(83)이 서서히 회전한다. 이때, 커버(84)는 회전링(82)과 일체화 구조를 이루고 있고, 가압링(83)은 회전링(82)과 커버(84) 사이에 위치하고 있으며, 각 가압편(835)은 커버(84)의 절개부(841)에 삽입된 상태로서, 가압링(83)이 회전하면(실선 또는 점선), 가압편(835)은 각 절개부(841)에 삽입된 상태에서 안쪽 방향(실선) 또는 바깥쪽 방향(점선)으로 서서히 이동한다.

가압링(83)의 회전에 따른 가압편(835)의 이러한 운동은, 가이드홈(832)이 가압링을 한 바퀴 돌 때마다 반경이 점진적으로 증가하는(또는 감소하는) 단일의 개곡선을 이루고 있고, 가이드홈(832)과 결합되는 가이드단(836) 역시 이러한 가이드홈(832)의 구조에 대응되는 구조로 이루어져 있기 때문이다.

각 가압편(835)이 삽입공(831) 중심 방향으로 서서히 이동함에 따라, 가압링(83)의 삽입공(831)에 삽입되어 있는 배관(P)은 각 가압편(835)에 의해 긴밀하게 가압된다. 배관(P)이 가압편(835)에 의해 긴밀하게 고정되면, 제3구동모터(62)를 일방향으로 작동시켜 작업판(52)을 다관절용접로봇(40) 방향으로 전진시킨다.

작업판(52)이 전진하면, 제4구동모터(74)를 일방향 또는 타방향으로 작동시켜 경사조절휠(73)의 방향을 조절하면, 가압편(835)에 의해 고정된 배관(P)은 일정 각도를 이루며 다관절용접로봇(40)과 대향한다. 이 상태에서, 제5구동모터(85)를 일방향 또는 타방향으로 작동시키면 회전링(82)이 회전하고, 회전링(82)은 커버(84)와 일체형 구조를 이루고 있기 때문에 배관(P)을 고정하고 있는 가압편(835)은 회전링(82)과 함께 서서히 회전하게 된다.

이때, 다관절용접로봇(40)의 용접봉이 배관(P)의 특정 부위와 접하며 용접 작업이 시작되면, 배관(P)은 정해진 속도로 서서히 회전하게 되고 이에 따라 배관(P)에 대한 용접 작업이 연속하여 이루어지게 된다. 만일, 가압편(835)에 의ㅇ해 고정된 배관(P)의 곡률이 불연속 구조로 이루어지거나 또는 그 곡률이 부위별로 변화하게 되면 제1구동모터(25)를 일방향 또는 타방향으로 작동시켜 회전판(23)을 도 3과 같이 제1고정지지관(21)을 기점으로 시계방향이나 반시계방향으로 회전시키면서 용접 작업을 수행하게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 고정판 20 : 회전작업대
30 : 수직가동대 40 : 다관절용접로봇
50 : 고정작업대 60 : 수평가동대
70 : 지그지지대 80 : 지그

Claims

일정 면적의 판상 구조로 이루어져 지면에 고정 설치되는 고정판(10):
하단 부위는 고정판(10)의 중앙 부위에 고정 결합되고 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장되는 제1고정지지관(21), 제1고정지지관(21)의 상단 부위에 회전 가능하게 마련되는 제1웜휠(22), 판상 구조로 이루어지되 일측 부위의 저면이 제1웜휠(22)의 상면 부위에 결합되는 회전판(23), 제1고정지지관(21)과 일정 간격 이격되어 위치하되 하단 부위는 고정판(10)에 고정 결합되고 상단 부위는 수직 상방으로 일정 길이 연장되는 제2고정지지관(24), 제1웜휠(22)과 치합되는 제1웜(152)이 구비되어 제2고정지지관(24)의 상측에 장착되는 제1구동모터(25), 상단 부위는 회전판(23)의 타측 부위 저면에 결합되고 하단 부위는 수직 하방으로 일정 길이 연장되는 가동지지관(26), 가동지지관(26)의 하단 부위에 마련되어 고정판(10)의 상면과 접하는 가동휠(27)이 구비되는 회전작업대(20);
수직 상방으로 일정 높이를 가지며 하단 부위가 회전판(23)의 타측 부위 상면에 고정결합되는 수직가이드(31), 수직가이드(31) 내부에 마련되되 하단 부위는 수직가이드(31)의 하측 부위에 고정 결합되고 타측 부위는 수직 상방으로 연장되는 수직가이드봉(32), 수직가이드봉(32)의 중간 부위에 결합되는 거치대(33), 수직가이드(31) 상단 부위에 장착되되 구동축(341)이 수직가이드봉(32)의 타단 부위와 결합되는 제2구동모터(34)가 구비되는 수직가동대(30);
거치대(33)의 일측 부위 상면에 설치되는 다관절용접로봇(40);
일정 수직 높이를 가지며 제1고정지지관(21)과 일정 거리 떨어져 설치되되 하측 부위가 고정판(10)에 고정 결합되는 고정지지대(51), 일정 면적을 가지는 판상 구조로 이루어져 고정지지대(51)의 상단 부위에 고정 결합되는 작업판(52), 일정 길이를 가지며 작업판(52)의 상면 좌우에 설치되는 가이드레일(53)이 구비되는 고정작업대(50);
일정 길이를 가지며 작업판(52)의 상면 중앙 부위에 위치하는 수평가이드봉(61), 작업판(52)의 상면 일측 부위에 설치되되 구동축(621)이 수평가이드봉(61)의 타단 부위와 결합되는 제3구동모터(62), 좌우측 각각의 하면 부위가 수평가이드봉(61)과 결합되되 중앙 부위 하면이 수평가이드봉(61)의 중간 부위와 결합되는 가동판(63)이 구비되는 수평가동대(60);
가동판(63)의 상면 좌우 각각에서 일정 수직 높이로 돌출되는 설치단(71), 중앙 부위에는 관통공(721)이 형성되되 좌우 측면 각각이 설치단(71)에 회전 가능하게 장착되는 지지체(72), 일측 설치단(71)의 내면과 지지체(72)의 일측 외면 사이에 설치되는 경사조절휠(73), 경사조절휠(73)의 휠기어(731)와 치합되는 제2웜(741)이 마련되어 일측 설치단(71)의 외면에 장착되는 제4구동모터(74)가 구비되는 지그지지대(70);
각각의 양단 부위가 지지체(72)의 외면으로 돌출되되 관통공(721)에 대하여 환형으로 배치되어 지지체(72) 내부에 설치되는 복수 개의 피동롤러(81), 양측 부위 각각이 지지체(72)의 전면 및 타면 부위를 통해 노출되되 각 피동롤러(81)와 접하며 외면의 중앙 부위에는 환형으로 제3기어(821)가 형성되는 회전링(82), 중앙 부위에는 삽입공(831)이 형성되되 후면 부위가 회전링(82)의 전면 부위에 밀착되는 가압링(83), 가압링(83)과 동일한 폭을 가지며 후면 부위가 가압링(83)의 전면 부위와 일정 간격 이격되되 환형을 이루는 하측 부위가 회전링(82)에 고정결합되는 커버(84), 일단 부위에는 제3기어(821)와 치합되는 제3웜(851)이 마련되어 지지체(72)의 후면 하측 부위에 장착되는 제5구동모터(85)가 구비되는 지그(80);를
포함하는 로봇 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압링(83)의 후면 상측 부위에는 환형의 제4기어(831)이 마련되고, 상기 가압링(83)의 전면에는 일정 깊이를 가지는 나선 형상의 가이드홈(832)이 형성되며; 상기 커버(84)의 전면에는 복수 개의 절개부(841)가 형성되어 환형으로 배치되고, 상기 커버(84)의 외주면에는 복수 개의 결합편(842)이 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사형으로 마련되며, 상기 각 결합편(842)에는 일단 부위가 결합편(842)에 관통 결합되고 타단 부위는 가압링(83)의 외주면에 결합되는 회동봉(843)이 마련되되 상기 회동봉(843)의 일단 부위에는 회전단(844)이 구비되고, 상기 회동봉(843)에는 상기 가압링(83)의 제4기어(831)와 치합되는 제4웜(845)이 마련되며; 상기 각 절개부(841)에는 가압편(835)이 삽입되되, 상기 가압편(835)의 후면에는 상기 가압링(83)의 가이드홈(832)과 밀착되어 결합되도록 상호 간에 일정 간격 이격되어 위치하는 복수 개의 가이드단(836)이 형성되는; 것을 특징으로 하는 로봇 용접 장치.