KR101295981B1 - 구조물의 정밀위치제어가 가능한 턴오버 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴오버 장치에 관한 것이며, 그 목적은 장치의 구조를 단순화하면서도 작업 공간의 활용을 높이고, 터닝 작업을 위한 대형구조물의 안정된 지지력을 확보할 수 있는 턴오버 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 중공 구조를 가지는 대형구조물이 투입되는 공간이 중앙부에 형성되고, 상기 공간으로 투입된 대형구조물의 중공부를 향하는 한 쌍의 고정용 콘이 공간의 상하부에 위치하도록 구비되며, 상기 한 쌍의 고정용 콘과 각각 연결되어 고정용 콘을 이동시키는 척킹용 실린더를 구비하는 프레임과; 상기 프레임과 회전축을 통해 연결되어, 프레임을 회전시키는 터닝구동부로 이루어진 턴오버 장치에 있어서, 상기 프레임에는 상기 척킹용 실린더의 작동으로 이동하는 고정용 콘의 이동거리를 측정하는 엔코더를 포함하여 구성한 턴오버 장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

턴오버, 보강프레임, 터닝구동부, 고정용 콘, 프로펠러

Description

구조물의 정밀위치제어가 가능한 턴오버 장치{Turnover device with controllable clamping stroke}

본 발명은 턴오버 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히 대형 선박의 프로펠러와 같이 중심축 상에 중공 형태의 구조(hollow-type)를 갖는 대형구조물을 뒤집기 위한 턴오버(turn-over) 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 프로펠러를 제작하는 과정에서 프로펠러의 주조 후 기계가공(압탕 자르기, 프로펠러 들기용 아이 볼트 홀 작업, 보스(boss) 하면 작업, 보스 상면 가공, 내경 보링, 전진면 날개 밀링, 후진면 날개 밀링, 전진면 그라인딩, 후진면 그라인딩, 검사 출고 등)을 하기 위해 대략 6~8회 정도 뒤집어 주어야 한다.

종래 본 출원인은 대형 프로펠러의 턴오버 작업을 보다 용이하고 안전하게 수행할 수 있게 하는 턴오버 장치를 발명하였으며, 이러한 턴오버 장치는 대한민국 등록특허 제0478248호에 개시되어 있다. 개시된 턴오버 장치의 구성을 도 1을 참조하여 설명하면, 좌ㅇ우측 하부 프레임(24,24')의 상부에 상부 프레임(22,22')이 각 각 조립 설치되고, 상부 프레임(22,22')에 메인 스핀들(12)이 설치되며, 상기 메인 스핀들(12)에 메인 붐(10,10')이 설치된 것으로 구성되며, 상기 메인 붐(10,10')에 프로펠러를 고정하기 위한 유압실린더(40)와 보스 테이블(14)과 보스 콘 축(38) 및 보스 콘(16)이 구비되고, 상기 상부 프레임(22)에 메인 스핀들(12)의 회전을 위한 유압모터(36)가 구비된 것으로 구성되어, 대형 프로펠러의 턴오버 작업을 용이하고 안전하게 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 이러한 종래 턴오버 장치는 중량물을 위치시키기 위한 공간을 확보하기 위해서 메인 붐이 수평방향으로 회전해야만 하며, 이때 상부의 메인 붐은 회전 조인트에 대해서 외팔보 구조를 띄게 되므로 회전 조인트 부분에서의 과도한 부하로 인해 잦은 고장과 장치의 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 또한 중량물을 위치시키기 위한 메인 붐의 길이가 과도하고, 메인 붐과 중량물이 결합되어 턴오버 되므로 장치의 크기와 작업에 소요되는 면적이 과도한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 프로펠러와 같이 중공 구조를 가지는 대형구조물의 터닝 작업을 위하여 대형구조물을 투입할 때, 프레임의 개폐 없이 대형구조물의 투입이 가능하도록 함으로서 프레임의 구조를 단순화하면서도 작업 공간의 활용을 높이고, 실질적인 터닝 작업 시에도 구조적으로 안정된 프레임의 회전을 구현할 수 있는 턴오버 장치를 제공함에 있다.

특히, 본 발명은 대형구조물의 정확한 고정위치를 확보하여, 터닝 중 발생되는 대형구조물 및 장치의 하중변화를 줄일 수 있는 턴오버 장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 중공 구조를 가지는 대형구조물이 투입되는 공간이 중앙부에 형성되고, 상기 공간으로 투입된 대형구조물의 중공부를 향하는 한 쌍의 고정용 콘이 공간의 상하부에 위치하도록 구비되며, 상기 한 쌍의 고정용 콘과 각각 연결되어 고정용 콘을 이동시키는 척킹용 실린더를 구비하는 프레임과; 상기 프레임과 회전축을 통해 연결되어, 프레임을 회전시키는 터닝구동부로 이루어진 턴오버 장치에 있어서,

상기 프레임에는 상기 척킹용 실린더의 작동으로 이동하는 고정용 콘의 이동거리를 측정하는 로터리 엔코더를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 기존의 개폐 타입에 의한 프레임이 아닌 고정성 프레임을 향해 대형구조물의 투입 및 턴오버 작업을 수행함으로서, 보다 작은 공간에 설치가 가능하여 공간의 활용도를 높일 수 있으며, 대형구조물을 지지하는 프레임의 기능적인 구조를 단순화하는 한편 지지하는 대형구조물의 하중 및 턴오버 작업 시 고려되어야 하는 하중으로부터 충분한 강성을 확보할 수 있으며, 이로 인한 작업의 안정성을 향상시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명이 적용된 턴오버 장치의 사시도를, 도 3은 본 발명이 적용된 턴오버 장치의 측면도를, 도 4는 본 발명에 따른 프레임 및 이동성 보조프레임의 구성을 보이는 분리 사시도를, 도 5는 본 발명에 따른 이동성 보조프레임의 작동상태를 보이는 측 단면도를 나타낸 것이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예로서 턴오버 장치는, 프레임(100), 터닝구동부(110), 보강프레임(120) 및 지지롤러(130)를 포함한다.

프레임(100)은 전술한 대형 프로펠러와 같이 중공 구조를 가지는 대형구조물이 투입되는 공간(S)이 중앙부에 형성되게 일측이 개방된"ㄷ"자 형성되고, 상기 공간(S)으로 투입된 대형구조물의 중공부를 향하는 한 쌍의 고정용 콘(143)(143")이 공간(S)의 상하부에 위치하도록 구비되며, 상기 한 쌍의 고정용 콘(143)(143")과 각각 연결되어 고정용 콘(143)(143")을 이동시키는 척킹용 실린더(141)(141")를 구비한다.

터닝구동부(110)는 상기 프레임(100)을 회전시키는 것으로, 프레임(100)의 일측 중앙부와 연결되는 회전축(111)을 통해 프레임(100)과 연결된다. 상기 회전축(111)은 외부 고정구조물로부터 베어링 지지된다.

이러한 구조의 프레임(100)은 터닝구동부(110)와 연결된 회전축(111)에 의해 지지된 외팔보 지지구조를 이루게 되는 바, 차후 대형구조물이 놓여지고 터닝 작업이 수행되는 프레임(100)에 대한 보다 안정적인 지지력이 확보될 수 있도록 보강 지지구조를 포함하도록 하고 있다.

즉, 상기 프레임(100)에 일체로 고정되어, 터닝구동부(110)에 의해 회전하는 회전축(111)을 중심점으로 하는 원형의 보강프레임(120)을 포함하여 구비한다. 또한, 상기 보강프레임(120)의 외주면에 접촉하도록 보강프레임(120)의 하부에 배치되는 다수개의 지지롤러(130)를 구비한다.

상기 보강프레임(120)은 프레임(100)의 회전방향과 나란하게 배치되는 것으로, 바람직하게는, 프레임(100)의 공간(S)내로 투입된 대형구조물의 무게중심선에 가까이 배치시켜, 프레임(100)의 공간(S)내로 투입된 대형구조물의 하중을 상기 지지롤러(130)가 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.

이상과 같이 대형구조물이 올려진 프레임이 한쪽 터닝구동부(110)와 연결된 회전축(111)과 보강프레임(120)을 받치는 지지롤러(130)에 의해 지지된다.

계속해서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 프레임(100)에는, 프레임(100)의 공간(S)을 향해 대형구조물을 투입하거나 혹은 터닝 작업 후 전술한 일련의 가공작업을 완료한 후 대형구조물을 이탈시키기 위한 작업이 프레임(100)과 보강프레임(120) 등의 각종 구조물의 간섭 없이 수행될 수 있도록 이동성 보조프레임(140)(140")과, 슬라이딩구동부(145)(145")를 더 포함하여 구비한다.

구체적인 설명에 앞서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동성 보조프레임(140)(140")은 대형구조물이 투입되는 공간(S)을 사이에 두고 상, 하부에 배치된 한 쌍의 고정용 콘(143)(143")과 대응하여 프레임(100)의 상, 하부에 동일한 구성으로 각각 배치되는 것으로, 도 4 및 도 5를 통해 프레임(100)의 한쪽(하부)에 구비된 하나의 이동성 보조프레임(140)과 슬라이딩구동부(145)에 대해 설명하기로 하며 그 중복설명은 생략하기로 한다.

상기 이동성 보조프레임(140)은, 프레임(100)에 설치된 슬라이딩구동부(145)의 작동으로 인해, 프레임(100)으로부터 전방으로 출몰 이동가능하게 설치되는 것으로, 바람직하게 프레임(100)의 측면에 형성된 가이드롤러(147)와 이 가이드롤러(147)에 지지되는 가이드레일(148)을 측면에 구비하도록 하여, 슬라이드 이동 시 정확성과 견고함을 구현하도록 한다. 이때 상기 고정용 콘(143)은 이동성 보조프레임(140)의 상면에 배치되어 이동성 보조프레임(140)과 연동하게 된다.

이때, 상기 고정용 콘(143)을 상승(도면에서 위쪽)이동시키기 위한 척킹용 실린더(141)와 척킹용 로드(142)의 구성 또한 이동성 보조프레임(140)상에 구성될 수 있으나, 도시된 본 발명의 실시예에서와 같이, 척킹용 실린더(141)로부터 상부 를 향해 승, 하강하는 척킹용 로드(142)는 프레임(100)상에 고정된 구조를 이루도록 하고, 상기 이동성 보조프레임(140)에 놓여진 고정용 콘(143)이 척킹용 로드(142)와 탈 부착 구조로 이루어질 수 있다.

즉, 프레임(100)에 설치된 척킹용 실린더(141)의 미 작동 시 척킹용 로드(142)가 고정용 콘(143)과 분리된 상태를 취하고 있으며, 고정용 콘(143)상에 대형구조물을 안착시켜 이동성 보조프레임(140)과 함께 프레임(100)의 공간(S)내로 이동된 후에는 고정용 콘(143)이 척킹용 로드(142)의 상면에 위치하게 된다. 이후 척킹용 실린더(141)의 작동으로 상승하는 척킹용 로드(142)의 상단(142a)과 고정용 콘(143)의 하단(143a)이 결합되어 결국 이동성 보조프레임(140)상의 고정용 콘(143)이 연동하여 상승하게 된다.

이러한 척킹용 로드(142)와 고정용 콘(143)의 탈 부착 구조를 통해, 대형구조물이 안착되는 이동성 보조프레임(140)의 하중부담을 줄이고, 보강프레임(120)과 지지롤러(130)의 지지점으로부터 장치의 하중분포가 크게 변화됨으로서 발생되었던 장치의 구조적인 불안전요소를 배제할 수 있다.

한편, 상기 슬라이딩구동부(145)는, 프레임(100)에 설치되어 프레임(100)의 전방을 향하는 출력단이 이동성 보조프레임(140)과 연결되는 하나 이상의 실린더로 구성될 수 있으며, 전술한 실시예와 같이 척킹용 로드(142)와 고정용 콘(143)의 탈 부착 형태를 이루는 구조에 있어서, 이러한 슬라이딩구동부(145)는 항상 척킹용 로드(142)와 고정용 콘(143)이 분리된 상태에서만 작동 가능한 상태를 취하도록 하여, 오작동에 의해 척킹용 로드(142)와 고정용 콘(143)의 결합부에 파손 등의 우려 를 예방하도록 한다.

상기와 같이 구성된 턴오버 장치를 이용하여 중공 구조를 가지는 대형구조물인 선박용 프로펠러를 실시예로 한 터닝 작업과정을 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 프레임으로부터 이동성 보조프레임이 슬라이딩되어 출몰한 상태를 보이는 사시도를, 도 7은 본 발명의 프레임에 프로펠러가 놓여진 상태를 보이는 사시도를, 도 8은 본 발명의 이동성 보조프레임에 의하여 프로펠러가 프레임으로 투입된 상태를 보이는 사시도를, 도 9는 본 발명의 프레임의 회전에 의하여 프로펠러가 터닝되는 모습을 보이는 사시도이다.

먼저 도 6에서와 같이, 작업 대상물인 프로펠러(P)를 안착시키기 전, 프레임(100)의 한쪽(아래쪽) 슬라이딩구동부(145)를 작동하여 이동성 보조프레임(140)을 프레임(100)의 전방으로 이동하여 출몰시킨다.

이후, 도 7에서와 같이, 프로펠러(P)의 중공부(P1)를 이동성 보조프레임(140)의 상면에 놓여진 고정용 콘(143)에 안착시킨다.

이후, 슬라이딩구동부(145)를 반대 작동시켜, 이동성 보조프레임(140)을 프레임(100)을 향해 반대 이동시켜 프로펠러(P)를 공간(S)내로 투입 완료한다.

이후, 도 8에서와 같이, 프로펠러(P)를 사이에 두고 프레임(100)의 상, 하부에 배치되는 한 쌍의 고정용 콘(143)(143")이 상호 대향하게 근접하도록 척킹용 실린더(141)(141")를 작동시킨다. 이때 이러한 한 쌍의 고정용 콘(143)(143")의 상호 근접하여 이동하는 것에 의해 프로펠러(P)는 아래쪽 고정용 콘(143)의 상승과 함께 연동하여 상승하다가 중공부(P1)의 상면이 위쪽 고정용 콘(143")에 밀착되는 것으로, 프레임(100)의 공간(S) 중앙부에 고정 위치한 상태를 취하게 된다.

이상과 같이 프로펠러(P)의 투입과 고정이 완료되면, 터닝구동부(110)를 작동시켜 프레임(100)을 회전시키게 되며, 이때 회전하는 프레임(100)과 함께 원형의 보강프레임(120)은 연동하여 회전하게 되며, 아울러 지지롤러(130)는 회전하는 보강프레임(120)의 하단 외주면을 지지하며, 회전 중인 프레임(100), 보강프레임(120) 및 프로펠러(P)의 하중을 안정적으로 지지하게 된다.

한편, 프로펠러(P)의 투입 및 이탈과정에서 필요로 되는 상기 이동성 보조프레임(140)(140") 및 슬라이딩구동부(145)(145")는 항상 하부(아래쪽) 프레임(100)에서만 작동되는 것이 당연하며, 이로 인해 본 발명의 실시예로서 도시된 바와 달리, 이동성 보조프레임(140)(140") 및 슬라이딩구동부(145)(145")는 'ㄷ'자형의 프레임(100)의 한쪽(아래쪽)에만 설치 구성될 수 있는 것이나, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이, 프로펠러(P)에 대해 프레임(100)의 양쪽(위아래)에 모두 설치 구성하여 둠으로서, 프로펠러(P)의 턴오버 횟수 및 턴오버된 프로펠러(P)의 위치와 무관하게 프로펠러(P)의 투입과 이탈 작업을 자유롭게 수행할 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 턴오버 장치는 다양한 종류의 구조물에 대한 터닝 작업 작동을 수행할 수 있는 것인데, 이러한 구조물 중 본 출원인이 업으로 하고 있는 선박용 프로펠러(P)만 하더라도 다양한 형태의 프로펠러들이 준비된다. 특히 도 10 (a) 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 고정용 콘이 밀착되는 중공부(P1)의 경우만 하더라도 한 쌍의 고정용 콘이 밀착되는 중공부(P1)의 상단(P1a)과 하단(P1b)의 직경이 달리 형성된 것일 수 있으며, 또한 프로펠러(P)와 같이 3차원형상을 가지는 구조물의 경우는 실제 무게중심점(c")이 중공부(P1)의 중앙 지점과 일치하지도 않는 경우가 대부분이다. 그리고 본 발명에 따른 턴오버 장치는, 프레임과 일체로 되어 터닝구동부(110)의 회전축(111)을 중심점으로 하는 원형의 보강프레임(120)의 내에 고정되는 것으로, 도 10 (b)에 도시된 바와 같이, 프로펠러(P)의 무게중심점(c")과 보강프레임(120)의 중심점(c)이 일치되는 위치에 프로펠러(P)를 고정시킴으로서, 터닝 중 프로펠러 및 장치의 하중 변화를 최소화하도록 함이 바람직한 것이다.

물론, 이러한 이유로 본 발명에 따른 한 쌍의 고정용 콘(143)(143")은 각각의 척킹용 실린더(141)(141")를 통해 상호 독립된 구동을 구현하도록 하고 있으나, 프로펠러(P)의 고정을 위해 이동하는 고정용 콘(143)(143")의 실시간 이동위치를 확인하고, 이렇게 실시간 측정된 값을 척킹용 실린더(141)(141")를 향해 피드백 시켜 줌으로서, 전술한 바와 같이, 프로펠러(P)의 최종 고정 위치를 보다 정확하고 빠르게 확보할 수 있도록 한다.

즉, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 고정용 콘의 작동상태를 정면에서 바라본 부분단면도로서, 본 발명에 따른 턴오버 장치에는 척킹용 실린더(141)의 작동으로 직선 이동하며 프로펠러(P)를 이동시키는 고정용 콘(143)의 이동거리를 실시간으로 측정하는 로터리 엔코더(200)를 포함하여 구성하도록 한다.

이러한 로터리 엔코더(200)는, 척킹용 실린더(141)의 작동으로 직선 이동하는 척킹용 로드(142)에 접속되어 척킹용 로드(142)의 상, 하 직진 운동과 연동하여 정, 역방향 회전하는 회전체에 연결되는 로터리 타입의 엔코더를 채택하도록 한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래 대형 프로펠러 턴오버 장치를 보이는 정면도

도 2는 본 발명이 적용된 턴오버 장치의 사시도

도 3은 본 발명이 적용된 턴오버 장치의 측면도

도 4는 본 발명에 따른 프레임 및 이동성 보조프레임의 구성을 보이는 분리 사시도

도 5는 본 발명에 따른 이동성 보조프레임의 작동상태를 보이는 측 단면도

도 6은 본 발명의 프레임으로부터 이동성 보조프레임이 슬라이딩되어 출몰한 상태를 보이는 사시도

도 7은 본 발명의 프레임에 프로펠러가 놓여진 상태를 보이는 사시도

도 8은 본 발명의 이동성 보조프레임에 의하여 프로펠러가 프레임으로 투입된 상태를 보이는 사시도

도 9는 본 발명의 프레임의 회전에 의하여 프로펠러가 터닝되는 모습을 보이는 사시도

도 10은 프로펠러의 측면도(a) 및 본 발명에 따른 턴오버 장치에 프로펠러가 고정된 정면 개략도(b)

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 고정용 콘의 작동상태를 정면에서 바라본 부분단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 프레임

(110) : 터닝구동부

(111) : 회전축

(120) : 보강프레임

(125) : 홈

(130) : 지지롤러

(140),(140") : 이동성 보조프레임

(141),(141") : 척킹용 실린더

(142),(142") : 척킹용 로드

(143),(143") : 고정용 콘

(145),(145") : 슬라이딩구동부

(200) : 로터리 엔코더

(S) : 공간

Claims (2)

1. 중공 구조를 가지는 대형구조물이 투입되는 공간(S)이 중앙부에 형성되고, 상기 공간(S)으로 투입된 대형구조물의 중공부를 향하는 한 쌍의 고정용 콘이 공간(S)의 상하부에 위치하도록 구비되며, 상기 한 쌍의 고정용 콘과 각각 연결되어 고정용 콘을 이동시키는 척킹용 실린더를 구비하는 프레임과; 상기 프레임과 회전축을 통해 연결되어, 프레임을 회전시키는 터닝구동부로 이루어진 턴오버 장치에 있어서,

   상기 프레임에는, 상기 척킹용 실린더의 작동으로 이동하는 고정용 콘의 이동거리를 측정하는 로터리 엔코더를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 구조물의 정밀위치제어가 가능한 턴오버 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 턴오버 장치는 상기 프레임에 일체로 고정되어, 상기 터닝구동부에 의해 회전하는 회전축을 중심점으로 하는 원형의 보강프레임과; 상기 보강프레임의 외주면과 접촉하도록 보강프레임의 하부에 배치되는 다수개의 지지롤러를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 구조물의 정밀위치제어가 가능한 턴오버 장치.

Images