KR100879726B1 - 무인로봇 도장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고층건물의 외벽에 페인트를 자동으로 도색하는 무인로봇 도장장치에 관한 것으로, 건물의 옥상에서 지상으로 늘어뜨린 승강용 와이어로프에 매달린 상태로 설치되는 무인로봇 도장장치는 지상에서의 유·무선 원격조정에 의하여 자동으로 작동하게 되는 승강용 와인더 및 왕복이동장치에 의해 상기 무인로봇 도장장치 자체가 승강용 와이어로프를 타고 상,하로 승강작동하고, 또한 상기 무인로봇 도장장치에 설치되어 있는 왕복이동장치가 좌,우로 왕복이동함에 따라 페인트분사장치가 건물의 외벽에서 상,하,좌,우로 이동하면서 페인트를 분사하여 건물 외벽에 자동으로 페인트 도색작업을 자동으로 실시할 수 있도록 하는데 특징이 있는 발명이다.

무인로봇 도장장치, 승강용 와이어로프, 작업래더, 승강용 와인더, 이동안내구조물, 왕복이동장치, 페인트분사장치, 웨이트 밸런스

Description

무인로봇 도장장치{Robot painting device}

본 발명은 주로 고층건물 예를 들면, 고층 아파트의 외벽에 설치되어 자동으로 상,하,좌,우로 이동하면서 페인트를 스프레이장치로 분사하여 아파트 외벽 전체를 단일색상의 페인트로 도색하거나 또는 한가지 이상의 페인트를 사용하여 아파트 외벽에 로고문자나 그림 등을 그려주는 도색작업을 자동으로 수행할 수 있는 무인로봇 도장장치에 관한 것이다.

일반적으로 고층건물의 외벽에 페인트를 도색하기 위해서는 작업자가 건물의 옥상에 설치된 곤도라 등을 이용하여 로프에 작업대를 상,하로 이동가능하게 매달아놓고 그 작업대에 작업자가 올라탄 상태에서 직접 페인트 도색작업을 수행하거나 또는 작업자가 옥상에 고정시킨 밧줄을 타고 내려오면서 페인트 도색작업을 수행하는 방법으로 고층건물의 외벽을 페인트로 도색하고 있다.

그러나 상기와 같이 건물옥상의 곤도라 등에 설치된 작업대에서 도색작업을 수행하거나 또는 밧줄을 타고 내려오면서 도색작업을 수행할 수 있어 건물 외벽에 페인트를 꼼꼼하게 도색할 수 있는 장점이 있는 반면에, 작업자가 직접 건물 외벽의 높은 위치에서 작업을 해야 하기 때문에 항시 낙상사고의 위험에 노출되어 있으며, 또 바람이 세게 부는 날에는 사고의 위험성이 더욱 커지게 되는 단점이 있으며, 또한 작업자가 높은 곳에서 도색작업을 하기 때문에 작업자의 움직임이 자유롭지 못하고, 그로 인해 도색작업이 더디어져 도색작업공기가 길어지는 단점이 있으며, 작업자가 직접 건물의 외벽을 타고 내려오는 인위적인 도색작업은 생명의 위험이 뒤따르기 때문에 인건비가 비싸질 수밖에 없어 고층건물일수록 건물의 외벽을 도색하는데 소요되는 도장공사비가 비싸지게 되는 점도 단점으로 지적되고 있다.

따라서 본 발명은 고층건물의 외벽에 페인트 도색작업을 하고자 할 때 작업자는 고층건물의 외벽에 올라가지 않고 건물의 옥상에 설치되어 있는 곤도라 또는 호이스트 등의 지지대에 설치되는 와이어로프에 무인로봇 도장장치를 상,하로 이동가능하게 매달아 설치하고 지상에서 유선이나 무선으로 원격조정하는 방법으로 무인로봇 도장장치를 상,하로의 승강작동시킴과 동시에 상기 무인로봇 도장장치에 좌,우로의 수평이동이 가능하게 설치된 페인트분사장치를 좌,우로 이동작동시키는 시스템으로 고층건물의 외벽에 페인트 도색작업을 자동으로 수행할 수 있도록 하므로써 작업자의 안전하고 보호하면서 도색작업을 정밀하고 신속하게 시공할 수 있도록 하는데 목적이 있으며, 또한 한가지 색상 이상의 페인트를 사용하여 건물의 외벽 전체를 단일 색상으로 도색할 수 있을 뿐 아니라 두 가지 색상 이상의 페인트를 사용하여 외벽에 임의의 문자, 숫자, 그림 등을 그려넣을 수 있고, 또 도장공기를 단축시킬 수 있을 뿐 아니라 도장공사비를 절감시킬 수 있도록 하는데 다른 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,

고층건물의 옥상에 이동가능하게 설치되며, 선단은 옥상에서 건물을 벗어나도록 설치되는 승강용 로프 지지대;

상기 승강용 로프 지지대의 선단에 일단이 고정되고, 타단은 지상을 향해 늘어뜨린 상태로 설치되는 승강용 와이어로프;

페인트를 도색하기 위한 고층건물의 외벽에 좌,우 폭방향을 향해 수평상으로 설치되는 작업래더;

상기 작업래더의 양측에 고정 설치되며, 일단은 승강용 로프 지지대의 선단에 고정 연결된 채 지상을 향해 두줄상으로 늘어뜨린 상태로 설치되는 상기 승강용 와이어로프 각각의 타단이 드럼케이스의 상부에서 인입되어 하부로 인출되게 하는 드럼케이스와, 상기 드럼케이스 내부에 회전가능하게 장착되어 상기 드럼케이스의 상부에서 인입되는 승강용 와이어로프가 적어도 한바퀴 이상으로 권취된 후 드럼케이스의 하부로 인출되게 하는 원치드럼과, 상기 윈치드럼을 정·역 방향으로 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터의 회전동력을 감속시켜서 상기 윈치드럼을 감속된 속도로 회전작동시키는 감속기로 이루어진 승강용 와인더;

상기 작업래더의 하부에 폭방향을 향해 일정간격으로 고정 부착되는 복수의 크로스 서포트와, 상기 각 크로스 서포트들의 가운데 부분에서 작업래더의 길이방향을 향해 서로 마주하도록 평행하게 설치되는 한쌍의 래크기어와, 상기 한쌍의 래크기어를 기준하여 그 양측에 래크기어와 같은 방향으로 평행하게 설치되는 복수의 안내레일로 구성되는 이동안내구조물;

상기 이동안내구조물을 형성하는 복수의 안내레일들 중 한쌍의 래크기어 양측에 위치하는 두개의 안내레일에 왕복이동이 가능하게 매달린 상태로 설치되는 복수의 트랙롤러와, 상기 각 트랙롤러들 중 선택된 트랙롤러의 하단에 매달린 상태로 하향 부착되는 복수의 새들브라켓과, 상기 각 새들브라켓의 하단에 수평상을 이루도록 부착되는 새들패널과, 상기 새들패널 상면에 장착되는 모터와, 상기 모터의 회전출력을 감속시키기 위하여 모터와 일체로 형성되는 감속기와, 상기 감속기의 양측으로 노출된 감속축 각각에 설치되며 상기 한쌍의 래크기어에 치합되어 상기 모터의 구동시 한쌍의 래크기어를 따라 왕복이동하도록 설치되는 한쌍의 포인트기어를 구비하고 있는 왕복이동장치;

상기 왕복이동장치의 새들패널 일측에 고정 설치되어 외부로부터 입력된 프로그램에 따라 건물의 벽면을 향해 페인트를 분사하는 도색작업을 실시하게 되는 페인트분사장치;

를 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강용 와이어로프에 매달린 상태에서 상,하로 승강이동되는 작업래더를 바람으로부터 흔들리게 되는 현상을 방지하기 위하여 일단은 상기 승강용 로프 지지대의 선단에 부착되어 있는 보조 지지대에 고정 연결되고 타단은 지상에 고정 설치된 중량체에 고정 연결되는 보조와이어로프를 구비하고 있으며, 또한 상기 작업래더의 양측에는 상기 보조와이어로프를 따라 상,하로의 이동이 가능하도록 보조와이어로프가 관통하는 보조로프 안내장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 작업래더는 메인래더와, 상기한 메인래더의 양측에 조립식으로 분리 및 연결되는 좌,우측 보조래더로 이루어진 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강용 와인더의 드럼케이스 내부에는 윈치드럼에 감겨지는 와이어로프를 탄력적으로 압착하여 상기한 윈치드럼이 정,역 방향으로 회전하게 될 때에는 상기 윈치드럼과는 반대방향으로 회전하게 되므로서 상기 승강용 와인더 자체가 승강용 와이어로프를 타고 상,하로 승강이동을 가능하게 하는 한편, 상기한 윈치드럼이 회전하지 않게 될 때에는 정지된 상태에서 윈치드럼에 감겨있는 승강용 와이어로프가 윈치드럼에서 풀어지지 않도록 하므로써 작업래더를 하강하지 못하도록 정지시키기 위한 하나 이상의 브레이크롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동안내구조물은 한쌍의 래크기어 및 복수의 안내레일들 각각의 양단에 크로스 상태로 부착된 양측 크로스 서포트 각각의 저부에 각기 회전가능하게 한쌍씩 설치되는 좌,우측 안내활차와, 상기 복수의 크로스 서포트의 저부에 평행하게 형성되는 복수의 안내레일들 중 왕복이동장치가 설치되지 아니하는 나머지 하나의 안내레일에 왕복이동이 가능하게 설치되는 복수의 트랙롤러 하단에 부착되는 웨이트 밸런스를 더 포함하고 있으며, 또한 상기 왕복이동장치와 웨이트 밸런스 각각은 이동안내구조물의 좌,우 양측에 각기 한쌍씩 설치된 안내활차에 연설된 좌,우측 연결와이어들의 양단에 연결되어 상기 왕복이동장치의 이동방향에 대하여 상기 웨이트 밸런스가 대응 이동하면서 이동안내구조물 및 작업래더의 무게중심의 균형을 유지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 페인트분사장치에는 분사노즐에서 분사되는 페인트가 외부로 비산되는 것을 막기 위해 상기 분사노즐의 부분에서는 작은 직경으로 형성되고 건물의 외벽을 향해서는 점차 직경이 커지는 나팔모양으로 형성된 페인트 비산방지 후드가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고층건물의 외벽에 페인트를 도색하는 작업이나 문자나 숫자 및 그림 등을 그려넣는 페인팅 작업을 유·무선으로 원격조정이 가능한 무인로봇 도장장치를 이용하여 고층건물의 외벽에 무인으로 도장작업을 수행할 수 있으므로 작업자를 보다 안정하게 보호할 수 있고 인건비를 절감시킬 수 있으며, 또한 컴퓨터 프로그램에 입력된 설계에 따라 무인로봇 도장장치를 자동으로 움직여서 도장작업을 정밀하고 빠르게 진행할 수 있어 도장작업공기를 단축시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

본 발명에 의한 무인로봇 도장장치에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 무인로봇 도장장치의 설치상태를 나타낸 정면도 및 측면도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 이동안내장치의 평면도 및 정면도이고, 도 5는 도 3의 A-A선 단면도이며, 도 6은 도 3의 B-B선 단면도이고, 도 7은 본 발명의 승강용 와인더의 정면도이며, 도 8은 본 발명의 승강용 와인더의 드럼케이스 단면도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 수평이동장치의 평면도 및 정면도이며, 도 11은 본 발명의 작업래더 분리 사시도를 도시한 것으로서,

상기 도면에서 부호 1은 무인로봇 도장장치를 나타낸 것으로, 상기 무인로봇 도장장치(1)는 건물(W)의 옥상에 이동가능하게 설치되는 승강용 로프 지지대(100)에 의하여 도색작업을 하고자 하는 건물(W)의 벽면에서 일정간격으로 이격된 채 옥상에서 지상을 향해 두줄상으로 늘어뜨린 승강용 와이어로프(200)에 매달린 상태에 서 상,하로 승강이동이 가능하도록 설치되어 있다.

상기 무인로봇 도장장치(1)는 페인트를 칠하고자 하는 건물(W)의 외벽에 대하여 좌,우 폭방향을 향해 수평상으로 설치되는 작업래더(2)와, 상기 작업래더의 양측 각각에 고정 설치되는 승강용 와인더(3)와, 상기 작업래더(2)의 하부에 길이방향으로 길게 형성되는 이동안내구조물(4)과, 상기 이동안내구조물에 매달린 상태에서 외부로부터 입력되는 프로그램에 의하여 이동안내구조물의 길이방향을 향해 좌,우로 수평이동하도록 설치되어 있는 왕복이동장치(5)와, 상기 왕복이동장치와 함께 이동하면서 외부로부터 입력되는 프로그램에 의하여 페인트를 분사하는 분사노즐이 형성되어 있는 페인트분사장치(6)와, 상기 이동안내구조물(4)의 일측에 수평이동이 가능하게 설치되어 상기 왕복이동장치(5)와 페인트분사장치(6)에 대응하여 무인로봇 도장장치(1)의 무게 균형을 유지시키는 웨이트 밸런스(7)를 구비하고 있다.

상기 무인로봇 도장장치(1)를 구성하고 있는 각 구성요소들의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 상기 작업래더(2)에 대하여 설명한다.

상기 작업래더(2)는 도 11의 도시와 같이 각형파이프 또는 ㄷ자형, ㄴ자형 형강 등의 금속제 프레임으로 짜여진 메인래더(21)와, 이의 양측에 조립식으로 연결되는 좌,우측 보조래더(22)(23)로 이루어져 있다.

상기 메인래더(21) 양측의 상,하단에는 상,하부 연결플랜지(21a,21b)가 형성되어 있고, 상기 좌,우측 보조래더(22)(23) 각각의 일측에도 상,하부 연결플랜 지(22a,23a)(22b,23b)가 각각 형성되어 있으며, 상기 메인래더(21)의 좌,우 양측에 조립되는 양측 보조래더(22)(23)들 각각은 상기한 상,하부 연결플랜지들을 볼트와 너트를 이용하여 나사조립식으로 연결되거나 또는 분리할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서 상기 무인로봇 도장장치(1)는 페인트 도색작업을 하기 위한 작업현장의 작업여건에 따라 상기 작업래더(2)는 메인래더(21) 양측에 좌,우측 보조래더(22)(23)를 조립식으로 연결하여 전체 길이를 길게 형성하여 사용하거나 또는 양측 보조래더(22)(23)를 분리하여 짧은 길이로 형성하여 사용할 수 있다.

다음, 상기 승강용 와인더(3)에 대하여 설명한다.

상기 승강용 와인더(3)는 모터(31)와, 상기 모터의 출력을 감속시키는 감속기(32) 및 상기 감속기로부터 감속된 출력을 전달받는 드럼케이스(33)로 구성되어 상기 작업래더(2)의 양측에 조립식으로 고정 부착된다.(도 l 참조)

상기 작업래더(2)의 양측에 부착된 구조로 설치되는 승강용 와인더(3)의 드럼케이스(33) 내부에는 감속기(32)로부터 감속된 출력으로 정방향 또는 역방향으로 감속회전하는 윈치드럼(34)이 회전가능하게 장착되어 있으며, 이와 같이 양측 승강용 와인더(3)의 드럼케이스(33) 내부에 장착된 윈치드럼(34)이 모터(31)의 동력을 감속시키는 감속기(32)로부터 감속된 출력을 전달받아 정방향 또는 역방향으로 회전함에 따라 상기 작업래더(2)가 승강용 와이어로프(200)를 따라 상향으로 올라가거나 또는 하향으로 내려가게 된다.

이를 위해, 상기 승강용 와인더(3)의 드럼케이스(33) 상부에는 승강용 와이 어로프(200)가 인입되는 로프인입구(35)를 형성되어 있으며, 상기 로프인입구(35)로 인입된 승강용 와이어로프(200)는 윈치드럼(34)을 한바퀴 이상으로 권취된 다음 하부에 형성된 로프인출구(36)를 통해 외부로 인출된다.(도 8 참조)

또한 상기 드럼케이스(33) 내부에는 윈치드럼(34)에 감겨진 승강용 와이어로프(200)를 탄력적으로 압착토록 하여 상기 윈치드럼(34)이 정방향 또는 역방향으로 회전함에 따라 윈치드럼(34)에 승강용 와이어로프(200)가 감겨지는 상태가 되도록 하거나 또는 풀어지는 상태가 되도록 하는 브레이크롤러(37)가 상기 윈치드럼(34) 상방에 하나 이상으로 설치되어 있다.

상기한 브레이크롤러(37)는 윈치드럼(34)이 정 또는 역 방향으로의 회전작동시 와이어로프(200)가 윈치드럼(34)에 잘 감기도록 하거거나 또는 잘 풀어지게 하는 작용을 담당하기도 하지만 상기 윈치드럼(34)이 회전 정지된 상태에서는 승강용 와이어로프(200)가 윈치드럼(34)에서 풀어지거나 미끄러지지 않고 정지된 상태를 그대로 유지시키는 기능도 가지고 있다.

또한 상기 드럼케이스(33)에는 로프인입구(35)를 통해 인입된 승강용 와이어로프(200)가 팽팽한 텐션 상태로 윈치드럼(34)에 감기거나 풀어지게 하는 것을 안내하는 가이드롤러(38)가 장착되어 있다(도 8 참조).

다음, 상기 이동안내장치(4)에 대하여 설명한다.

상기 이동안내장치(4)는 작업래더(2)의 하부에 폭방향으로 고정 부착되는 복수의 크로스 서포트(41)와, 상기한 각 크로스 서포트들의 가운데에 부분에 고정 부착되며 상기 작업래더(2)의 길이방향을 향해 서로 마주하는 상태로 평행하도록 길 게 형성되는 한쌍의 래크기어(42a,42b)와, 상기 한쌍의 래크기어의 양측에 위치하는 상태로 복수의 크로스 서포트(41)에 고정 부착되며 상기한 래크기어의 길이방향으로 길게 형성되는 복수의 안내레일(43a,43b,43c)로 구성되어 있다(도 3 및 도 5 참조).

상기에서의 복수의 크로스 서포트(41)들은 작업래더(2)의 하부에 길이방향으로는 일정간격을 유지한 채 작업래더(2)의 전,후 폭방향을 향해 크로스된 상태로 고정 부착되어 있으며, 이와 같이 작업래더(2)의 하부에 부착된 복수의 크로스 서포트(41)들의 저부 가운데 부분에는 작업래더(2)의 길이방향을 향해 길게 형성되는 한쌍의 래크기어(42a,42b)가 서로 마주하는 상태로 평행하게 고정 부착되어 있으며, 상기한 한쌍의 래크기어(42a,42b) 양측에는 복수의 안내레일(43a,43b,43c)들이 각각 적당한 간격을 두고 평행한 상태로 고정 부착되는데, 상기한 복수의 안내레일 등 중 일측 래크기어(42a) 쪽으로는 하나의 안내레일(43a)이 형성되어 있으며, 타측 래크기어(42b) 쪽으로는 두개의 안내레일(43b,43c)가 일정간격을 유지한 채 나란히 형성되어 있다.

다음, 상기 왕복이동장치(5)에 대하여 설명한다.

상기 왕복이동장치(5)는 이동안내장치(4)의 복수의 안내레일(43a,43b,43c)들 중 두개의 안내레일(43a,43b)에 매달린 상태로 외부로부터 입력되는 프로그램에 의하여 좌,우 양측으로 수평이동하도록 구성된 것으로, 이를 위해 상기한 두 개의 안내레일(43a,43b)에 구름이동이 가능하도록 삽입 설치되는 볼베어링(51)에 의해 상 기의 안내레일(43a,43b)에 좌,우 양측으로 이동하게 매달린 상태로 설치되는 복수 의 트랙롤러(52)와, 상기 복수의 트랙롤러의 하단에 하향으로 연장되도록 고정 부착되는 복수의 새들브라켓(53)과, 상기 복수의 새들브라켓 각각의 하단에 고정된 상태로 수평 설치되는 새들패널(54)과, 상기 새들패널의 상면에 장착되는 모터(55)와, 상기 모터에 결합된 상태로 설치되어 모터의 회전출력을 감속시키는 감속기(56)와, 상기 감속기의 양측으로 노출되는 감속축 각각에 축설된 채 상기 이동안내구조물(4)에 형성된 한쌍의 래크기어(42a,42b)에 치합되도록 설치되는 포인트기어(57a,57b)로 구성되어 있다.

다음, 상기 페인트분사장치(6)는 왕복이동장치(5)의 새들패널(54) 상면 일측에 고정 설치되어 외부로부터 입력되는 프로그램에 의하여 외부의 페인트공급장치(61)에 저장되어 있는 페인트를 호스(62)를 통해 펌핑하여 건물(W)의 외벽을 향해 분사하도록 구성되어 있으며, 상기 페인트분사장치의 분사노즐이 형성된 선단부(63)에는 분사노즐에서 분사되는 페인트가 외부로 비산되는 것을 막아주기 위한 페인트 비산방지 후드(64)가 부착되어 있다.

상기한 페인트 비산방지 후드(64)는 분사노즐이 형성된 선단부(63)에 부착되는 부분의 직경은 작고 상기의 선단부(63)에서부터 점차로 멀어지는 끝부분으로 갈수록 점차로 커지는 직경 즉, 나팔모양으로 형성되어 있다.

다음, 상기 웨이트 밸런스(7)는 이동안내구조물(4)에 수평상으로 왕복이동이 가능하게 설치된 왕복이동장치(5) 및 페인트분사장치(6)의 무게에 대응하여 무인로봇 도장장치(1)의 무게중심에 대한 균형을 유지시키기 위하여 설치된 것인바,

이를 위해, 상기 웨이트 밸런스(7)는 이동안내구조물(4)에 형성된 복수의 안 내레일(43a,43b,43c)들 중 왕복이동장치(5)가 매달리지 아니한 하나의 안내레일(43c)에 구름이동이 가능하게 삽입되어 있는 볼베어링(71)이 부착되어 상기의 안내레일(43c)에 매달린 상태로 수평이동이 가능하게 설치된 트랙롤러(72)의 하단에 고정 부착되어 있다.

또한 상기 웨이트 밸런스(7)와 왕복이동장치(5) 각각은 이동안내구조물(4)의 양단에 각각 한쌍씩 회전가능하게 설치된 좌,우측 안내활차(73a,73b)(74a,74b)에 연설된 좌,우측 연결와이어(7a)(7b)의 양단에 연결되어 있으므로, 이에 따라 상기 왕복이동장치(5) 및 웨이트 밸런스(7) 각각은 서로 대응하는 방향으로 이동하게 된다. 예를 들어, 상기 왕복이동장치(5)가 도면상 이동안내장치(4)의 좌측으로 이동하게 될 경우에는 상기 웨이트 밸런스(7)는 우측에서 좌측으로 이동하게 되며, 이와 반대로 상기 왕복이동장치(5)가 우측에서 좌측으로 이동하게 될 경우에는 상기 웨이트 밸런스(7)는 좌측에서 우측으로 이동하게 되므로써 상기 무인로봇 도장장치(1)의 무게중심의 균형을 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 1의 도시와 같이 상기 무인로봇 도장장치(1)로 페인트를 칠하고자 하는 건물(W) 주위의 지상에는 페인트공급장치(61)가 별도로 설치되어 있으며, 상기한 페인트공급장치(61)에 저장되어 있는 페인트를 무인로봇 도장장치(1)의 페인트분사장치(6)에 공급하기 위한 호스(62)가 설치되어 있는데, 상기한 호스는 상기 이동안내구조물(4)의 복수의 안내레일(43a,43b,43c)들 중 왕복이동장치(5) 및 페인트분사장치(6)의 이동작동을 안내하는 두개의 안내레일(43a,43b) 중 어느 하나의 안내레일에 구름이동이 가능하게 설치되는 복수의 트랙롤러 각각에 늘어뜨려서 걸 쳐놓은 상태로 설치되어 있다.

또한, 상기 무인로봇 도장장치(1)는 건물(W)의 옥상에 설치된 승강용 로프 지지대(100)에 연장된 상태로 설치된 보조지지대(300)에 일단이 고정되고, 타단은 지상에 고정 설치된 중량물(400)에 고정 연결된 보조 와이어로프(500)를 따라 바람에 흔들리지 않고 상,하로 이동할 수 있도록 구성된다.

이를 위해 상기 무인로봇 도장장치(1)의 작업래더(2) 양측에는 상기 보조 와이어로프(500)를 붙잡아준 상태에서 상,하로 슬라이딩 이동이 가능하도록 안내하는 보조로프 안내장치(8)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

상기 무인로봇 도장장치(1)는 도 1 및 도 2의 도시와 같이 페인트 도색작업을 실시하고자 하는 건물(W)의 옥상에 일정간격으로 설치된 양측 승강용 로프 지지대(100) 각각의 선단에 일단이 고정된 채 지상으로 늘어뜨린 상태로 설치되는 승강용 와이어로프(200)에 매달린 상태로 설치된다. 즉, 건물(W)의 옥상에서 지상으로 늘어뜨려지는 승강용 와이어로프(200)의 타단(자유단)이 도 8의 도시와 같이 작업래더(2)의 양측 각각에 고정 설치되어 있는 승강용 와인더(3)의 드럼케이스(33) 상부에 형성된 로프인입구(35)로 인입되어 윈치드럼(34)에 한바퀴 이상으로 권취된 후 로프인출구(36)를 통해 작업래더(2) 아래로 인출되는데, 이와 같이 드럼케이스(33)를 관통하는 승강용 와이어로프(200)는 윈치드럼(34)에 권취된 상태에서 브레이크롤러(37)에 의해 탄력적으로 압착되므로써 상기 윈치드럼(34)이 승강용 와이 어로프(200)에서 미끄러지지 않게 되므로써 상기 작업래더(2)는 승강용 와이어로프(200)에 매달려 있게 되며, 이에 따라 무인로봇 도장장치(1)는 건물(W)의 외벽에 매달린 상태로 설치되어 있게 되는 것이다.

상기와 같이 건물(W)의 옥상에서 지장으로 늘어뜨린 양측 승강용 와이어로프(200)에 매달려 있는 무인로봇 도장장치(1)를 상향으로 이동시키고자 할 때에는 승강용 와인더(3)의 모터(31)를 정 또는 역 방향으로 구동시켜서 감속기(32)로 하여금 윈치드럼(34)을 도면상 시계방향으로 회전시키게 되면 시계방향으로 회전작동하게 되는 상기 윈치드럼(34)이 승강용 와이어로프(200)를 감아주게 되므로써 상기 작업래더(2) 자체는 와이어로프(200)를 타고 상승이동하게 되며, 또는 상기와는 반대로 상기 윈치드럼(34)를 도면상 반시계방향으로 회전시키게 되면 윈치드럼(34)에 감겨있는 승강용 와이어로프(200)를 풀어주게 되므로써 상기 작업래더(2) 자체는 승강용 와이어로프(200)를 따라 하강이동하게 되는 것이다.

따라서 상기와 같이 승강용 와인더(3)의 모터(31) 구동에 의하여 윈치드럼(34)이 도면상 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 상기 무인로봇 도장장치(1)는 양측 승강용 와이어로프(200)를 타고 상향 또는 하향으로 이동하게 되므로써 페인트분사장치(6)를 상,하로 이동시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 상,하로 승강이동되는 무인로봇 도장장치(1)는 왕복이동장치(5)에 의하여 페인트분사장치(6)를 건물(W) 외벽의 좌,우 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 상기 왕복이동장치(5)의 모터(55)를 정방향 또는 역방향으로 구동시킴에 따라 감속기(56)가 감속된 회전속도로 양측 포인트기어(57a)(57b)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킴에 따라 왕복이동장치(5) 및 페인트분사장치(6)를 이동안내구조물(4)의 길이방향 좌,우측을 향해 이동시킬 수 있게 된다.

예를 들어, 상기 양측 포인트기어(57a)(57b)를 도면상 시계방향으로 회전시키게 되면 한쌍의 래크기어(42a,42b) 각각에 치합되어 있는 양측 포인트기어(57a,57b)가 한쌍의 래크기어(42a,42b)를 따라 도면상 좌측으로 이동하게 되며, 이와는 반대로 양측 포인트기어(57a,57b)가 도면상 반시계방향으로 회전하게 되면 한쌍의 래크기어(42a,42b) 각각에 치합되어 있는 양측 래크기어는 한쌍의 래크기어를 따라 도면상 우측으로 이동하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 건물(W)의 외벽에 늘어뜨린 양측 승강용 와이어로프(200)에 매달린 상태로 설치되어 있는 상기 무인로봇 도장장치(1)는 승강용 와인더(3)의 모터(31) 및 왕복이동장치(5)의 모터(55)를 정방향 또는 역방향으로 회전구동시킴에 따라 상기 무인로봇 도장장치(1) 자체를 상,하로 승강이동시킬 수 있게 됨과 동시에 왕복이동장치(5) 및 페인트분사장치(6)를 이동안내구조물(4)의 좌,우 방향으로 이동시킬 수 있게 되므로서 건물(W)의 외벽 전체에 페인트를 칠할 수 있을 뿐 아니라 건물의 외벽에 임의의 문자, 숫자 및 그림을 그려줄 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 무인로봇 도장장치(1)에서 중량물인 왕복이동장치(5)와 웨이트 밸런스(7) 각각은 이동안내구조물(4)의 좌,우 양단에 각각 한쌍씩 설치되어 좌,우측 안내활차(73a,73b)(74a,74b)에 연설되어 있는 좌,우측 연결와이어(7a)(7b)에 의하여 연결되어 있으므로, 상기 왕복이동장치(5)가 도면상 좌측으로 이동하게 될 때 에는 이에 대응하여 상기 웨이트 밸러스(7)가 도면상 우측으로 이동하게 되며, 이와 반대로 상기 왕복이동장치(5)가 도면상 우측으로 이동하게 되면 상기 웨이트 밸런스(7)는 도면상 좌측으로 이동하게 되므로써 상기 무인로봇 도장장치(1)의 무게중심은 균형을 유지하게 된다.

또한, 상기 무인로봇 도장장치(1)는 작업래더(2)의 양측에 설치되어 있는 보조로프 안내장치(8)가 건물(W)의 옥상에 고정 설치된 보조 지지대(300)와 지상의 중량물(400)에 긴장된 상태로 연결된 보조 와이어로프(500)를 따라 상,하로 이동하게 되므로써 상기 무인로봇 도장장치(1)가 건물(W) 외벽에 매달린 상태에서 도색작업을 실시하는 동안 흔들리는 현상이 억제되어 건물(W)의 외벽에 임의의 문자나 숫자 및 그림 등을 프로그램에 입력된 설계대로 정확하고 정밀하게 그려넣을 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 무인로봇 도장장치(1)는 작업래더(2)에 작업자가 탑승하여 무인로봇 도장장치(1)로 페인트를 칠할 수 없는 부분은 수작업으로 도색할 수 있으며, 또한 무인로봇 도장장치(1)를 이용하여 도장작업이 완료된 건물 벽면을 점검하고자 할 때에도 작업자가 작업래더(2)에 탑승하여 건물 벽면을 정밀하게 점검할 수 있는 것이다. 그리고 작업자가 건물의 벽면에 폐인트를 수작업으로 칠하거나 도장상태를 점검하기 위하여 작업래더(2)에 탑승할 때에는 작업자의 안전을 위하여 상기 작업래더(2)에 안전장치(도시 생략)가 추가로 설치된다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 무인로봇 도장장치의 설치상태를 나타낸 정면도 및 측면도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 이동안내장치의 평면도 및 정면도.

도 5는 도 3의 A-A선 단면도.

도 6은 도 3의 B-B선 단면도.

도 7은 본 발명의 승강용 와인더의 정면도.

도 8은 본 발명의 승강용 와인더의 드럼케이스 단면도.

도 9 및 도 10은 본 발명의 왕복이동장치의 평면도 및 정면도.

도 11은 본 발명의 작업래더 분리 사시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 승강용 로프 지지대 200 : 승강용 와이어로프

300 : 보조 지지대 400 : 중량물

500 : 보조 와이어로프

1 : 무인로봇 도장장치 2 : 작업래더

21 : 메인래더 22,23 : 좌,우측 보조래더

3 : 승강용 와인더 31 : 모터

32 : 감속기 33 : 드럼케이스

34 : 윈치드럼 35 : 로프인입구

36 : 로프인출구 37 : 브레이크롤러

38 : 가이드롤러 4 : 이동안내구조물

41 : 크로스 서포트 42a,42b : 래크기어

43a,43b,43c : 안내레일 5 : 왕복이동장치

51 : 볼베어링 52 : 트랙롤러

53 : 새들브라켓 54 : 새들패널

55 : 모터 56 : 감속기

57a,57b : 포인트기어 6 : 페인트분사장치

61 : 페인트공급장치 62 : 호스

63 : 선단부 64 : 페인트 비산방지 후드

7 : 웨이트 밸런스 7a,7b : 좌,우측 연결와이어

71 : 볼베어링 72 : 트랙롤러

73a,73b,74a,74b : 좌,우측 안내활차 8 : 보조로프 안내장치

Claims (7)

1. 고층건물의 옥상에 이동가능하게 설치되며, 선단은 옥상에서 건물을 벗어나도록 설치되는 승강용 로프 지지대;

   상기 승강용 로프 지지대의 선단에 일단이 고정되고, 타단은 지상을 향해 늘어뜨린 상태로 설치되는 승강용 와이어로프;

   페인트를 도색하기 위한 고층건물의 외벽에 좌,우 폭방향을 향해 수평상으로 설치되는 작업래더;

   상기 작업래더의 양측에 고정 설치되며, 일단은 승강용 로프 지지대의 선단에 고정 연결된 채 지상을 향해 두줄상으로 늘어뜨린 상태로 설치되는 상기 승강용 와이어로프 각각의 타단이 드럼케이스의 상부에서 인입되어 하부로 인출되게 하는 드럼케이스와, 상기 드럼케이스 내부에 회전가능하게 장착되어 상기 드럼케이스의 상부에서 인입되는 승강용 와이어로프가 적어도 한바퀴 이상으로 권취된 후 드럼케이스의 하부로 인출되게 하는 원치드럼과, 상기 윈치드럼을 정·역 방향으로 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터의 회전동력을 감속시켜서 상기 윈치드럼을 감속된 속도로 회전작동시키는 감속기로 이루어진 승강용 와인더;

   상기 작업래더의 하부에 폭방향을 향해 일정간격으로 고정 부착되는 복수의 크로스 서포트와, 상기 각 크로스 서포트들의 가운데 부분에서 작업래더의 길이방향을 향해 서로 마주하도록 평행하게 설치되는 한쌍의 래크기어와, 상기 한쌍의 래크기어를 기준하여 그 양측에 래크기어와 같은 방향으로 평행하게 설치되는 복수의 안내레일로 구성되는 이동안내구조물;

   상기 이동안내구조물에 형성된 안내레일을 따라 왕복이동하는 왕복이동장치에 고정 설치되어 외부로부터 입력된 프로그램에 따라 건물의 벽면을 향해 페인트를 분사하는 도색작업을 실시하게 되는 페인트분사장치를 포함하여 구성된 무인로봇 도장장치에 있어서,

   상기 왕복이동장치는, 상기 이동안내구조물을 형성하는 복수의 안내레일들 중 한쌍의 래크기어 양측에 근접 위치하는 두개의 안내레일에 왕복이동이 가능하게 매달린 상태로 설치되는 복수의 트랙롤러와, 상기 복수의 트랙롤러 하단에 매달린 상태로 하향 부착되는 복수의 새들브라켓과, 상기 복수의 새들브라켓 하단에 수평을 이루도록 부착 설치되는 새들패널과, 상기 새들패널 상면에 장착되는 모터와, 상기 모터의 회전출력을 감속시키기 위하여 모터와 일체로 형성되는 감속기와, 상기 감속기의 양측으로 노출된 감속축 각각에 설치되며 상기 한쌍의 래크기어에 치합되어 상기 모터의 구동시 한쌍의 래크기어를 따라 왕복이동하도록 설치되는 한쌍의 포인트기어를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 승강용 와이어로프에 매달린 상태에서 상,하로 승강이동되는 작업래더를 바람으로부터 흔들리게 되는 현상을 방지하기 위하여 일단은 상기 승강용 로프 지지대의 선단에 부착되어 있는 보조 지지대에 고정 연결되고 타단은 지상에 고정 설치된 중량체에 고정 연결되는 보조와이어로프를 구비하고 있으며, 또한 상기 작업래더의 양측에는 상기 보조와이어로프를 따라 상,하로의 이동이 가능하도록 보조와이어로프가 관통하는 보조로프 안내장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 작업래더는 메인래더와, 상기 메인래더의 양측에 조립식으로 분리 및 연결되는 좌,우측 보조래더로 이루어진 것임을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 승강용 와인더의 드럼케이스 내부에는 윈치드럼에 감겨지는 와이어로프를 탄력적으로 압착하여 상기한 윈치드럼이 정,역 방향으로 회전하게 될 때에는 상기 윈치드럼과는 반대방향으로 회전하게 되므로서 상기 승강용 와인더 자체가 승강용 와이어로프를 타고 상,하로 승강이동을 가능하게 하는 한편, 상기한 윈치드럼이 회전하지 않게 될 때에는 정지된 상태에서 윈치드럼에 감겨있는 승강용 와이어로프가 윈치드럼에서 풀어지지 않도록 하므로써 작업래더를 하강하지 못하도록 정지시키기 위한 하나 이상의 브레이크롤러가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동안내구조물은 한쌍의 래크기어 및 복수의 안내레일들 각각의 양단에 크로스 상태로 부착된 양측 크로스 서포트 각각의 저부에 각기 회전가능하게 한쌍씩 설치되는 좌,우측 안내활차와, 상기 복수의 크로스 서포트의 저부에 평행하게 형성되는 복수의 안내레일들 중 왕복이동장치가 설치되지 아니하는 나머지 하나의 안내레일에 왕복이동이 가능하게 설치되는 복수의 트랙롤러 하단에 부착되어 상기 왕복이동장치와 작업래더간의 무게중심균형을 유지시키기 위한 웨이트 밸런스를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 이동안내구조물에 설치되는 왕복이동장치와 웨이트 밸런스 각각은 이동안내구조물의 양단에 각기 한쌍씩 설치된 좌,우측 안내활차 각각에 연설된 좌,우측 연결와이어들의 양단에 연결되어 상기 왕복이동장치의 이동방향에 대하여 상기 웨이트 밸런스가 대응 이동하면서 이동안내구조물 및 작업래더의 무게중심의 균형을 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 페인트분사장치에는 분사노즐에서 분사되는 페인트가 외부로 비산되는 것을 막기 위해 상기 분사노즐의 부분에서는 작은 직경으로 형성되고 건물의 외벽을 향해서는 점차 직경이 커지는 나팔모양으로 형성된 페인트 비산방지 후드가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 무인로봇 도장장치.

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