KR100936787B1 - 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 철골 표면에 RFID 태그를 부착하고, 상기 RFID 태그로부터 전송되는 태그 데이터를 분석하여, 철골 표면에 뿜칠시공을 수행하는 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템은, RFID 태그가 부착된 철골 표면에 내화피복재를 뿜어 시공하는 뿜칠시공 자동화 시스템으로서, 상기 접착제와 내화단열재를 혼합하여 내화피복재를 생성하는 혼합기; 및 상기 혼합기에서 생성된 내화피복재가 이송호스를 통해 유입되고, RFID 리더를 구비하여, 상기 RFID 태그로부터 수신된 태그 데이터에 따라 내화피복재를 뿜칠하는 뿜칠 로봇을 포함한다. 본 발명에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법은 내화피복의 균일한 피복두께를 유지할 수 있으며, 철골 구조물과의 일체성을 확보하여, 내화성능을 향상시킴으로써, 대형 철골 구조물의 화재 발생시 고온에서도 일정한 강도를 유지하면서 화재의 전이를 방지할 수 있는 효과가 있다.
뿜칠 시공, 로봇, RFID 태그

Description

뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법 {AUTOMATIC SYSTEM FOR SPRAYING PROCESS AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 철골 표면에 RFID 태그를 부착하고, 상기 RFID 태그로부터 전송되는 태그 데이터를 분석하여, 철골 표면에 뿜칠시공을 수행하는 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
사회의 밀집화, 고밀화에 따라 도시의 건축물이 고층화/복합화되어 가고 있으며 이러한 고층 건축물은 철근콘크리트조 보다는 철골 철근콘크리트조 또는 철골 구조로 건축되는 실정이다. 특히 최근에는 철골 구조의 건축물이 많이 건축되고 있는데, 이러한 철골 구조는 화재시 고열에 매우 취약하기 때문에 내화피복 등 내화구조의 성능이 매우 중요하다.
일반적으로 철골 구조에서 내화피복의 기능은 화재에 따른 가열에 의해 발생하는 구조 부재 중 강재 부분의 온도상승을 일정 한도 이하로 막아 구조 내력의 저하를 제한하는 것이다.
종래의 내화피복 공법으로써, 타설공법, 조적공법 및 미장공법과 뿜칠공법 등이 있다. 상기 내화피복 공법 중 가장 일반적이고 많이 사용되는 공법은 뿜칠공법이다.
뿜칠공법은 철골 표면에 내화피복재를 뿜어 시공하는 것으로 내화피복된 철골의 내화성능은 내화피복의 종류 및 두께 등에 의해 결정된다. 따라서 뿜칠공법의 시공단계에서 피복두께를 일정하게 시공하고 내화피복이 철골구조물과 일체화되도록 하는 것은 매우 중요하다.
도 1은 종래의 뿜칠시공 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 뿜칠 작업을 수행하는 혼합기, 분사기 등의 개별장비를 작업 공간으로 운반하며(S110), 상기 개별장비를 조합하여, 뿜칠 시공을 위한 기계를 설치한다(S120).
이어서, 뿜칠하고자 하는 바탕면, 즉, 철골 표면을 점검하며(S130), 원료를 혼합하여, 내화피복재를 제조한다(S140).
계속하여, 상기 내화피복재를 철골 표면에 분사하며(S150), 상기 철골 표면에 피복된 내화피복재의 두께 등을 검사하여 시공이 완료된다(S160).
상기 뿜칠 시공을 위해서는 뿜칠에 사용되는 특수한 기계장치의 취급기술을 보유하고 있으며 일정한 피복 두께등 품질이 우수한 시공을 신속히 수행할 수 있는 숙련된 기술자가 필요하다. 그러나, 뿜칠을 하는 전문 기능인력의 숙련도에 따라 내화피복의 두께 등 품질이 좌우되고 있어 균일한 품질확보에 어려움이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 뿜칠 시공시 기능인력의 숙련도에 따라 내화피복 재료가 최소 10% ~ 최대 30% 까지 초과 소요되는 사례가 다수 발생하고 있어 자원 및 자재의 낭비가 심각하다.
또한, 뿜칠공법은 분진, 소음, 뿜칠시 발생하는 자재의 튀는 현상 등 작업환경이 매우 열악하고 내화피복의 재료에 따라 인체에 유해한 성분이 함유되어 있는 경우도 있어서, 인력에 의한 현장작업량을 경감시킬 수 있으면서도 균일한 품질을 확보할 수 있는 기술 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고층 건축물의 구축시 적용되는 철골구조의 내화피복 뿜칠 시공시 생산성을 향상시키고, 기능인력을 대체할 수 있는 내화피복 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내화 피복의 균일한 두께를 확보하며, 내화피복재의 낭비를 방지할 수 있는 내화피복 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템은, RFID 태그가 부착된 철골 표면에 내화피복재를 뿜어 시공하는 뿜칠시공 자동화 시스템으로서, 상기 접착제와 내화단열재를 혼합하여 내화피복재를 생성하는 혼합기; 및 상기 혼합기에서 생성된 내화피복재가 이송호스를 통해 유입되고, RFID 리더를 구비하여, 상기 RFID 태그로부터 수신된 태그 데이터에 따라 내화피복재를 뿜칠 하는 뿜칠 로봇을 포함한다.
상기 태그 데이터는 철골의 형상 및 치수 정보를 포함할 수 있다.
상기 뿜칠 로봇은, 상기 내화피복재를 뿜칠하는 분사기; 상기 분사기를 뿜칠시공의 목표 위치로 수직이동시키는 상하이송부; 및 상기 분사기 및 상하이송부를 탑재하여, 작업 공간 내를 이동하는 주행부를 포함할 수 있다.
상기 뿜칠 로봇은 철골 표면을 촬영하는 CCD 카메라를 더 포함할 수 있다.
상기 뿜칠시공 자동화 시스템은, 상기 뿜칠 로봇의 이동 및 뿜칠시공을 원격 조종하는 리모콘을 더 포함할 수 있다.
상기 뿜칠시공 자동화 시스템은, 위성 신호를 송신하는 위성; 및 상기 위성 신호를 수신하여 위치 정보를 산출하는 위성 신호 수신기를 더 포함할 수 있다.
상기 위성 신호는 GPS 신호 또는 SPS 신호가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 방법은, RFID 태그가 부착된 철골 표면에 내화피복재를 뿜어 시공하는 뿜칠시공 자동화 방법으로서, (a) RFID 리더를 구비한 뿜칠 로봇으로 접착제와 내화단열재를 혼합하여 생성된 내화피복재를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 뿜칠 로봇이 작업 공간을 이동하면서 상기 RFID 태그에서 발신된 태그 데이터를 수신하여, 상기 태그 데이터를 분석한 결과에 따라 상기 철골 표면에 내화피복재를 뿜칠 시공하는 단계를 포함한다.
상기 태그 데이터는 철골의 형상 및 치수 정보를 포함할 수 있다.
상기 뿜칠 로봇은 위성 신호 수신기를 더 구비하며, 위성에서 송신된 위성 신호를 수신하여 산출된 위치 정보를 기반으로 상기 작업 공간을 이동할 수 있다.
상기 (b) 단계는, (b1) 상기 뿜칠 로봇의 분사기를 수직이동시켜서 상기 내화피복재가 분사되는 높이를 조절하는 단계; 및 (b2) 모터의 구동에 따라 상기 뿜칠 로봇의 로봇 암을 회동시켜서 상기 로봇 암의 선단에 구비된 상기 분사기의 분사 각도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법은 내화피복의 균일한 피복두께를 유지할 수 있으며, 철골 구조물과의 일체성을 확보하여, 내화성능을 향상시킴으로써, 대형 철골 구조물의 화재 발생시 고온에서도 일정한 강도를 유지하면서 화재의 전이를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법은 기능인력을 대체하고 그에 따라 노동력 및 인건비를 절감하며 인체에 유해한 환경으로부터 작업자를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법은 내화피복 재료의 과다 시공을 예방함으로써 적정한 공사비 지출을 도모할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시한 뿜칠시공 자동화 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 뿜칠시공 자동화 시스템(200)은 혼합기(300), 뿜칠 로봇(400) 및 RFID 태그(500)를 포함하며, 선택적으로 리모콘(600)을 더 포함한다.
혼합기(300)는 접착제와 내화단열재를 혼합하여 내화피복재를 생성하며, 이송호스(320)를 통해 뿜칠 로봇(400)으로 제공한다. 상기 접착제는, 예를 들어, 시 멘트, 석고 또는 석회 등을 포함할 수 있으며, 상기 내화단열재는, 예를 들어, 암면, 버미큐라이트, 펄라이트 등을 포함할 수 있다.
뿜칠 로봇(400)은 RFID 리더(460)를 구비하며, RFID 태그(500)로부터 수신된 태그 데이터에 따라 내화피복재를 뿜칠 시공한다.
구체적으로, 뿜칠 로봇(400)은 제어부(410), 분사기(420), 로봇 암(430), 상하이송부(440), 주행부(450), RFID 리더(460), CCD 카메라(470) 및 위성 신호 수신기(480)를 포함할 수 있다.
제어부(410)는 분사기(420), 로봇 암(430), 상하이송부(440), 주행부(450), RFID 리더(460), CCD 카메라(470) 및 위성 신호 수신기(480)의 전반적인 동작을 제어하며, 리모콘(600)으로부터 입력되는 원격 조종 신호에 따라 다른 구성요소들을 제어할 수도 있다.
분사기(420)는 이송호스(320)를 통해 혼합기(300)로부터 유입되는 내화피복재를 철골 표면에 분사하며, 예를 들어, 노즐로 구성된다.
콤프레셔(310)는 분사기(420)에서 분사 시, 공기의 압력을 조절하여 뿜칠의 강도를 조절한다.
로봇 암(430a, 430b)은 관절부(432a, 432b)를 중심으로 회동하여, 선단에 구비된 분사기(420)의 분사 각도를 조절한다. 관절부(432a, 432b)에는 모터가 설치되어, 제어부(410)의 제어에 따라 로봇 암(430a, 430b)을 회동시킬 수 있다.
상하이송부(440)는 분사기(420)를 뿜칠시공의 목표 위치로 수직이동시킨다. 상하이송부(440)는 특별히 제한적이지 않으나, 볼스크류로 구성되어, 모터의 구동 에 따라 상기 볼스크류가 회전하면서, 상기 볼스크류의 선단에 결합한 로봇 암(430a, 430b) 및 분사기(420) 등의 높이가 조절되도록 구성할 수 있다.
상하이송부(440)에 의해 분사기(420)는 상하로 이동할 수 있으므로, 본 발명의 뿜칠 로봇(400)은 철골 보 뿐만 아니라 철골 기둥에 대해서도 뿜칠 시공을 수행할 수 있다.
주행부(450)는 분사기(420) 및 상하이송부(440)를 탑재한 상태에서, 작업 공간 내를 이동한다. 주행부(450)는 신속한 이동을 위해 하부에 바퀴를 장착하며, 제어부(410)의 제어에 상응하여 미리 설정된 경로를 이동하거나, 리모콘(600)의 원격 조종에 따라 수동적으로 이동할 수 있다.
RFID 리더(460)는 철골 표면에 부착된 RFID 태그(500)로부터 전송되는 태그 데이터를 수신하며, 태그 데이터를 분석하여 철골 표면에 관한 정보를 산출한다. 상기 태그 데이터는 철골의 형상 및 치수 정보를 포함할 수 있다. 상기 철골에 관한 데이터는 제어부(410)로 전송되며, 제어부(410)는 분사기(420)를 제어하여, 철골 표면에 균일하게 내화피복재가 분사되도록 조절한다.
CCD 카메라(470)는 철골 표면을 촬영하여, 작업자가 비디오 비젼 시스템을 통해 분사기(420)와 관련된 뿜칠의 두께, 속도 또는 뿜칠양 등을 시각적으로 확인할 수 있도록 한다. 상기 뿜칠의 두께, 속도 또는 뿜칠양 등에 이상 발생 시, 작업자는 리모콘(600)을 통해 뿜칠 로봇(400)을 수동 제어할 수 있다.
위성 신호 수신기(480)는 뿜칠 로봇(400)에 장착되며, 위성(미도시)으로부터 송신된 위성 신호를 수신하여, 작업 공간 내 뿜칠 로봇(400)의 위치 정보를 산출한 다.
뿜칠로봇(400)은 위성 신호 수신기(480)를 통해 위치신호를 받아 자기위치를 인식하고, 태그위치 또는 작업위치 등을 찾아 이동할 수 있다.
작업자는 위성 신호 수신기(480)를 통해 뿜칠 로봇(400)이 미리 설정된 경로를 따라 이동하는지 확인할 수 있으며, 이탈 시, 리모콘(600)을 통해 뿜칠 로봇이 설정된 경로를 따라 이동하도록 수동 제어할 수 있다.
상기 위성 신호는 특별히 제한적이지 않으나, 뿜칠 시공이 수행되는 작업 환경을 고려하여, 예를 들어, GPS(Global Positioning System) 신호 또는 SPS(Spatial Positioning System) 신호가 될 수 있다.
도 4는 RFID 태그가 부착된 철골 구조를 도시한 도면이며, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 뿜칠 로봇(400)이 작업 공간을 이동하면서, RFID 태그(500a, 500b, 500c, 500d)로부터 태그 데이터를 수신하여, 뿜칠 시공을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 우선 혼합기(300)에서 접착제와 내화단열재를 혼합하여 생성된 내화피복재를 RFID 리더(460)를 구비한 뿜칠 로봇(400)으로 제공한다(S510).
이어서 뿜칠 로봇(400)은 작업 공간을 이동하면서 RFID 태그(500)에서 발신된 태그 데이터를 수신하여, 상기 태그 데이터를 분석한 결과에 따라 상기 철골 표면에 내화피복재를 뿜칠 시공한다(S520). 여기서, 상기 태그 데이터는 철골의 형상 및 치수 정보를 포함할 수 있다.
또한, 뿜칠 로봇(400)은 위성 신호 수신기(480)를 더 구비할 수 있으며, 위성에서 송신된 위성 신호를 수신하여 산출된 위치 정보를 기반으로 미리 설정된 경로와 비교 및 보정하는 절차를 거쳐 상기 작업 공간 내에서 태그위치 또는 작업위치 등 목표점을 자동으로 산출하고 이동할 수 있다.
상기 철골 표면에 내화피복재를 뿜칠 시공하는 과정은, 뿜칠 로봇(400)의 분사기(420)를 수직이동시켜서 상기 내화피복재가 분사되는 높이를 조절하는 과정과 모터의 구동에 따라 뿜칠 로봇(400)의 로봇 암(430)을 회동시켜서 상기 로봇 암(430)의 선단에 구비된 분사기(420)의 분사 각도를 제어하는 과정을 포함할 수 있다.
이어서, 부가적으로, 철골 표면에 뿜칠 시공된 내화피복재의 물성을 검사하는 과정이 뒤따를 수 있다(S530). 상기 과정은 내화피복 검사 로봇을 작업 공간 내에 투입하여, 작업 공간 내를 이동하면서, 내화피복재의 두께 등을 검사하도록 구성할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래의 뿜칠시공 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 뿜칠시공 자동화 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 RFID 태그가 부착된 철골 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뿜칠시공 자동화 방법을 도시한 순서도이다.

Claims (11)

  1. RFID 태그가 부착된 철골 표면에 내화피복재를 뿜어 시공하는 뿜칠시공 자동화 시스템으로서,
    접착제와 내화단열재를 혼합하여 내화피복재를 생성하는 혼합기;
    상기 혼합기에서 생성된 내화피복재가 이송호스를 통해 유입되고, RFID 리더를 구비하여, 상기 RFID 태그로부터 수신된 태그 데이터에 따라 내화피복재를 뿜칠 하는 뿜칠 로봇;
    위성 신호를 송신하는 위성; 및
    상기 위성 신호를 수신하여 위치 정보를 산출하는 위성 신호 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 태그 데이터는 철골의 형상 및 치수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 뿜칠 로봇은,
    상기 내화피복재를 뿜칠하는 분사기;
    상기 분사기를 뿜칠시공의 목표 위치로 수직이동시키는 상하이송부; 및
    상기 분사기 및 상하이송부를 탑재하여, 작업 공간 내를 이동하는 주행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 뿜칠 로봇은 철골 표면을 촬영하는 CCD 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 뿜칠시공 자동화 시스템은,
    상기 뿜칠 로봇의 이동 및 뿜칠시공을 원격 조종하는 리모콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 위성 신호는 GPS 신호 또는 SPS 신호인 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 시스템.
  8. RFID 태그가 부착된 철골 표면에 내화피복재를 뿜어 시공하는 뿜칠시공 자동화 방법으로서,
    (a) RFID 리더를 구비한 뿜칠 로봇으로 접착제와 내화단열재를 혼합하여 생성된 내화피복재를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 뿜칠 로봇이 작업 공간을 이동하면서 상기 RFID 태그에서 발신된 태그 데이터를 수신하여, 상기 태그 데이터를 분석한 결과에 따라 상기 철골 표면에 내화피복재를 뿜칠 시공하는 단계를 포함하며;
    상기 뿜칠 로봇은 위성 신호 수신기를 구비하며, 위성에서 송신된 위성 신호를 수신하여 산출된 위치 정보를 기반으로 상기 작업 공간을 이동하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 태그 데이터는 철골의 형상 및 치수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 뿜칠 로봇의 분사기를 수직이동시켜서 상기 내화피복재가 분사되는 높이를 조절하는 단계; 및
    (b2) 모터의 구동에 따라 상기 뿜칠 로봇의 로봇 암을 회동시켜서 상기 로봇 암의 선단에 구비된 상기 분사기의 분사 각도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠시공 자동화 방법.
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