KR101313811B1 - 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇 - Google Patents

Abstract

풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇은, 타워(tower)의 외벽에서 그 원주 방향을 따라 돌출되게 마련되는 링 플랜지(ring flange)에 걸이식으로 걸림 결합되는 걸이식 걸림부재를 구비하는 타워측 결합부; 일측은 타워측 결합부에 연결되고, 타측은 타워의 상단부에 마련되는 허브(hub)에 결합될 블레이드(blade)를 그립핑하는 블레이드 그립핑 어셈블리(blade gripping assembly); 및 타워측 결합부와 블레이드 그립핑 어셈블리 중 어느 일측에 마련되며, 걸이식 걸림부재에 의해 링 플랜지에 집중되는 하중을 분산시키는 하중 분산모듈을 포함한다.

Description

풍력발전기용 블레이드의 조립로봇{Assembly robot for windmill blade}

본 발명은, 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 타워의 링 플랜지(ring flange)에 블레이드를 걸림 결합시켜 타워와 블레이드를 연결할 때, 링 플랜지에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있어 타워와 블레이드 간의 안정적인 결합을 이끌어낼 수 있는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇에 관한 것이다.

풍력발전기(혹은 풍력터빈)는 바람에 의한 회전에너지로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 화석연료의 고갈과 환경문제로 인해 점차 그 비중이 커지고 있다.

이러한 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 다수의 블레이드(blade)가 허브(hub)에 연결되어 마련되는 로터(rotor)와, 로터와 연결되는 나셀(nacelle)을 지지하면서 보호하는 나셀 커버(nacelle cover)와, 나셀 커버를 지지하는 타워(tower)를 포함한다.

블레이드는 공기 역학적으로 설계된 형상을 이용하여 바람의 에너지에서 유용한 공력 토크(torque)를 발생시키고 이 공력 토크를 이용하여 발전기를 회전시켜 전기를 발생시킨다.

전기 발생량을 증가시키기 위해서는 블레이드의 공기 역학적 형상이 중요하다. 뿐만 아니라 구조적으로 그 형상으로부터 유발되는 하중을 적절히 지지할 수 있어야 한다.

하중은 공기역학적 형상에 지배적이지만 구조적인 최적 설계를 통해 동일한 하중을 지지하면서도 최대한 가벼운 블레이드를 설계 하는 것이 또 하나의 중요한 설계 기술이다.

한편, 대형 풍력발전기의 경우, 블레이드는 타워와 마찬가지로 대단히 큰 거대 구조물이기 때문에 타워와 블레이드를 설치 장소로 이송시킨 후에 타워의 상단부에 결합된 허브에 다수의 블레이드를 조립(설치)하는 작업이 그리 쉬운 것은 아니다.

특히, 필요에 따라 많은 덤프트럭과 크레인을 동원할 수도 있는 육상과 달리 해상처럼 작업 환경이 열악한 장소의 경우에는 거대 구조물인 타워와 블레이드를 해상으로 이송시키기는 이송 작업 자체가 용이하지 않다.

타워와 블레이드를 개별적으로 이송시키는 경우에는 그 효율이 떨어지기 때문에 타워와 블레이드를 한데 연결하여 이송시키는 것이 바람직한 것으로 알려지고 있지만 구조적으로 이러한 기능을 수행하는 로봇(혹은 장치)의 구현이 용이하지 않으며, 현재까지도 이에 대한 기술 역시 잘 알려지고 있지 않다. 이는 블레이드가 중량이 큰 거대 구조물이기 때문으로서, 타워의 손상 없이 거대 구조물인 블레이드를 타워에 연결시키는 로봇의 개발이 쉽지 않기 때문이다.

한편, 타워와 블레이드를 한데 연결하기 위해 타워의 외벽에 형성되는 링 플랜지(ring flange)를 이용하는 방안을 고려해볼 수 있다.

다시 말해, 블레이드를 그립핑한 로봇의 일단부가 링 플랜지에 걸림 결합 방식으로 걸려 지지되도록 할 경우, 타워의 손상을 최대한 저지하면서도 타워에 블레이드를 용이하게 연결시킬 수 있으며, 추후 허브에 대한 블레이드의 조립 시에도 이용될 수 있을 것이라 예상된다.

다만, 이처럼 블레이드를 그립핑한 상태에서 걸이 방식으로 링 플랜지에 걸어 연결하는 경우, 블레이드의 하중에 의해 링 플랜지에 과도한 응력이 발생될 수 있고, 심한 경우 링 플랜지가 파손되면서 타워와 블레이드 간의 연결이 해제되어 많은 피해를 끼칠 수 있으므로 이러한 점을 감안한 구조 개발이 선행되어야 할 것이다.

선행기술 ; PCT 공개특허 WO 2012/034565 A1

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 타워의 링 플랜지(ring flange)에 블레이드를 걸림 결합시켜 타워와 블레이드를 연결할 때, 링 플랜지에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있어 타워와 블레이드 간의 안정적인 결합을 이끌어낼 수 있는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 타워(tower)의 외벽에서 그 원주 방향을 따라 돌출되게 마련되는 링 플랜지(ring flange)에 걸이식으로 걸림 결합되는 걸이식 걸림부재를 구비하는 타워측 결합부; 일측은 상기 타워측 결합부에 연결되고, 타측은 상기 타워의 상단부에 마련되는 허브(hub)에 결합될 블레이드(blade)를 그립핑하는 블레이드 그립핑 어셈블리(blade gripping assembly); 및 상기 타워측 결합부와 상기 블레이드 그립핑 어셈블리 중 어느 일측에 마련되며, 상기 걸이식 걸림부재에 의해 상기 링 플랜지에 집중되는 하중을 분산시키는 하중 분산모듈을 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 제공될 수 있다.

상기 하중 분산모듈은 일측이 상기 블레이드 그립핑 어셈블리에 결합되고 타측이 상기 타워의 외벽에 자기적으로 접착 또는 접착 해제되는 마그네트(magnet)일 수 있다.

상기 타워측 결합부는 상기 걸이식 걸림부재가 상기 링 플랜지의 궤적을 따라 이동될 수 있도록 상기 링 플랜지 영역에 회전 가능하게 결합되는 타워측 회전결합부일 수 있으며, 상기 타워측 회전결합부는 상기 링 플랜지와 상기 걸이식 걸림부재 사이에 배치되며, 상기 링 플랜지의 궤적을 따라 상기 걸이식 걸림부재를 회전시키는 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

상기 액추에이터는, 상기 링 플랜지의 일측에 회전 가능하게 접촉되는 전동식 롤러; 및 일측은 상기 전동식 롤러를 회전 가능하게 지지하고 타측은 상기 걸이식 걸림부재에 결합되는 롤러 지지부를 포함할 수 있다.

상기 타워측 회전결합부는, 상기 링 플랜지와 상기 걸이식 걸림부재 사이에 배치되며, 상기 걸이식 걸림부재의 회전 운동을 가이드하는 적어도 하나의 무동력 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 걸이식 걸림부재에 결합되며, 상기 걸이식 걸림부재가 상기 링 플랜지의 궤적을 따라 회전될 때, 상기 링 플랜지의 표면으로 도장액을 분사하는 적어도 하나의 도장액 분사모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 걸이식 걸림부재에 결합되며, 상기 링 플랜지에 대한 상기 걸이식 걸림부재의 거리를 감지하는 거리감지센서를 더 포함할 수 있다.

상기 걸이식 걸림부재가 배치되는 상기 링 플랜지의 표면에는 탄성부재가 배치될 수 있다.

상기 타워측 회전결합부와 상기 블레이드 그립핑 어셈블리는 하나씩 대응 배치되면서 각각 다수 개씩 마련될 수 있으며, 상기 다수의 타워측 회전결합부를 연결하는 폐루프형 또는 개방형 연결부재를 더 포함할 수 있다.

상기 블레이드 그립핑 어셈블리는, 상기 블레이드를 그립핑하는 블레이드 그립퍼; 및 상기 타워에 대한 상기 블레이드의 이격거리 조절을 위해 상기 타워측 결합부와 상기 블레이드 그립퍼 사이에서 접철 가능하게 연결되는 접철식 연결유닛을 포함할 수 있다.

상기 타워측 결합부에 연결되는 타워측 연결부; 상기 블레이드 그립퍼를 선형 이동시키는 리니어 모터를 포함하며, 상기 블레이드 그립퍼에 연결되는 블레이드측 연결부; 및 상기 타워측 연결부와 상기 블레이드측 연결부를 링크 타입으로 연결하는 다수의 링크부재를 포함할 수 있다.

상기 다수의 링크부재는, 양단부가 상기 타워측 연결부와 상기 블레이드측 연결부의 하부 영역에 각각 자유 회전 가능하게 연결되는 직선형 링크부재; 및 상기 타워의 길이 방향을 따라 상기 직선형 링크부재의 상부 영역에 배치되며, 양단부가 상기 타워측 연결부와 상기 블레이드측 연결부에 각각 자유 회전 가능하게 연결되되 상호간 접철되는 한 쌍의 단위링크를 구비하는 절곡형 링크부재를 포함할 수 있다.

상기 접철식 연결유닛은, 상기 직선형 링크부재와 상기 절곡형 링크부재를 구동시키는 링크부재 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 링크부재 구동부는, 일단부는 상기 타워측 결합부 또는 상기 타워측 연결부에 회전 가능하게 연결되고 타단부는 상기 블레이드측 연결부에 회전 가능하게 연결되는 메인 실린더; 및 상기 절곡형 링크부재에 연결되는 서브 실린더를 포함할 수 있다.

상기 블레이드 그립퍼는, 그립핑 바디; 상기 그립핑 바디에 연결되는 다수의 그립핑 아암; 및 상기 그립핑 아암들의 단부에 마련되어 상기 블레이드의 외표면에 접촉가압되는 접촉가압부를 포함할 수 있다.

상기 블레이드에 대한 상기 블레이드 그립퍼의 그립핑 위치에 대응되는 위치에서 상기 블레이드의 내부에 배치되며, 상기 블레이드 그립퍼의 그립핑 방향에 역 방향으로 저항하면서 상기 블레이드의 변형을 저지시키는 변형저지유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 변형저지유닛은, 작업유체의 공급 또는 취출에 의해 부피 팽창 또는 부피 수축 가능한 변형저지용 튜브일 수 있다.

상기 변형저지유닛은, 상기 변형저지용 튜브의 부피 팽창 방향을 가이드하기 위해 상기 변형저지용 튜브의 적어도 어느 일측에 결합되어 해당 영역에서의 부피 팽창을 저지시키는 적어도 하나의 부피 팽창 저지벽체를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 타워의 링 플랜지(ring flange)에 블레이드를 걸림 결합시켜 타워와 블레이드를 연결할 때, 링 플랜지에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있어 타워와 블레이드 간의 안정적인 결합을 이끌어낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 적용될 풍력발전기의 정면도로서 하나의 블레이드가 설치되기 전 상태의 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 6은 도 3의 요부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇의 요부 구조도이다.
도 9는 블레이드에 대한 변형 단면 구조도이다.
도 10은 도 9에 적용될 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇의 변형저지유닛에 대한 개략적인 구성도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 적용될 풍력발전기의 정면도로서 하나의 블레이드가 설치되기 전 상태의 도면이다.

이 도면을 참조하여 풍력발전기에 대해 간략하게 살펴보면, 풍력발전기는 나셀(nacelle, 미도시)에 연결되고 바람에 의해 회전되는 다수의 블레이드(110, blade)와, 나셀과 블레이드(110)의 축 방향 하중을 지지하는 타워(101, tower)를 포함한다.

블레이드(110)는 바람에 의해 회전되면서 회전운동을 발생시키는 일종의 날개이다. 허브(102)를 기준으로 방사상으로 배치되는 블레이드(110)는 바람에 의해 쉽게 회전될 수 있도록 유선형의 날개 형상을 가질 수 있으며, 2개 이상이 적용될 수 있다. 본 실시예의 풍력발전기에는 3개의 블레이드(110)가 적용되고 있지만 이의 개수에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

허브(102)는 다수의 블레이드(110)가 연결되는 장소이다. 허브(102)와 다수의 블레이드(110)를 통틀어 로터(rotor)라 부르기도 한다. 허브(102)는 정면에서 바라볼 때 대략 원형의 형상을 가지며, 측면에서 바라볼 때는 돔(dome) 형상을 가질 수 있다.

허브(102)에는 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle, 미도시)이 연결되며, 나셀은 나셀 커버(105, nacelle cover)에 의해 보호된다.

앞서도 잠시 언급한 바와 같이, 나셀은, 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 메인 샤프트(main shaft, 미도시), 기어 박스(gear box, 미도시), 제너레이터(generator, 미도시)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어 있는 구조체를 통틀어 부르는 이름이다.

나셀 커버(105)는 나셀의 외부에 결합되어 나셀을 보호하는 역할을 한다. 나셀 커버(105)는 외기에 그대로 노출되어 눈, 비 혹은 햇볕 등에 상시 노출되기 때문에 어느 정도의 강성이 보장되어야 한다. 따라서 나셀 커버(105)는 내구성이 우수한 비금속 혹은 금속 복합 재질로 제작될 수 있다.

타워(101)는 상하로 길게 배치되는 축으로서, 다수의 블레이드(110), 허브(102), 나셀 및 나셀 커버(105) 등의 구조물에 대한 축 방향 하중을 지지한다.

타워(101) 역시, 블레이드(110)와 마찬가지로 내부가 빈 파이프(pipe) 형의 구조물이며, 타워(101)의 내부 빈 공간을 통해 케이블(cable) 등이 통과된다. 케이블은 송전용 파워 케이블(power cable), 통신용 케이블(cable) 등을 포함한 다양한 종류의 케이블일 수 있다.

타워(101)는 타워(101)의 외벽에서 반경 방향 외측으로 돌출되고 타워(101)의 길이 방향을 따라 이격되게 다수의 링 플랜지(108, ring flange)가 마련된다. 링 플랜지(108)는 길이가 긴 타워(101)를 한번에 제작하기 어려울 때, 단위길이로 만들어 이들을 연결시키는 연결 부위를 가리킨다.

한편, 사이즈 혹은 크기가 작은 풍력발전기의 경우에는 설치에 별 어려움이 없지만 예컨대 타워(101)의 길이가 대략 100 미터(m) 내외이고 블레이드(110)의 길이 역시 타워(101)에 준하는 길이를 갖는 대형 풍력발전기의 경우, 도 1처럼 허브(102)에 블레이드(110)를 설치하는 설치 작업이 그리 용이한 것은 아니다.

특히, 필요에 따라 많은 덤프트럭과 크레인을 동원할 수도 있는 육상과 달리 해상처럼 작업 환경이 열악한 장소의 경우에는 거대 구조물인 타워(101)와 블레이드(110)를 해상으로 이송시키기는 이송 작업 자체가 용이하지 않다.

만약, 타워(101)와 블레이드(110)를 개별적으로 이송시키려 하는 경우에는 공간이 많이 필요하거나 많은 수의 크레인이 사용되어야 한다는 점을 감안할 때, 타워(101)와 블레이드(110)를 한데 연결하여 이송시키는 것이 바람직할 수 있다.

타워(101)와 블레이드(110)를 연결시키기 위해서는 타워(101)의 링 플랜지(108)에 블레이드(110)를 걸림 결합시켜 타워(101)와 블레이드(110)를 연결하는 것을 고려해볼 수 있다. 이때는 블레이드(110)의 중량으로 인해 링 플랜지(108)에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시키면서 타워(101)와 블레이드(110) 간의 안정적인 결합을 이끌어내야 한다.

만약, 그렇지 못할 경우, 블레이드(110)의 하중에 의해 링 플랜지(108)에 과도한 응력이 발생될 수 있고, 심한 경우 링 플랜지(108)가 파손되면서 타워(101)와 블레이드(110) 간의 연결이 해제되어 많은 피해, 예컨대 물적 혹은 인적 피해를 끼칠 수 있는데, 이를 위해 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)이 제안된다.

이하에서 자세히 설명하겠지만 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)을 이용하여 타워(101)의 링 플랜지(108)에 블레이드(110)를 걸림 결합시켜 타워(101)와 블레이드(110)를 연결하게 되면, 연결 작업이 용이해짐은 물론 특히, 링 플랜지(108)에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있어 타워(101)와 블레이드(110) 간의 안정적인 결합을 이끌어낼 수 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3 내지 도 5는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이며, 도 6은 도 3의 요부 확대도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)은, 타워(101, tower)의 외벽에서 그 원주 방향을 따라 돌출되게 마련되는 링 플랜지(108)에 걸이식으로 걸림 결합되는 걸이식 걸림부재(116)를 구비하는 타워측 결합부(115)와, 일측은 타워측 결합부(115)에 연결되고, 타측은 블레이드(110)를 그립핑하는 블레이드 그립핑 어셈블리(135, blade gripping assembly)와, 타워측 결합부(115)와 블레이드 그립핑 어셈블리(135) 중 어느 일측에 마련되며, 걸이식 걸림부재(116)에 의해 링 플랜지(108)에 집중되는 있는 하중을 분산시키는 하중 분산모듈(130, 도 3 내지 도 6 참조)을 포함한다.

본 실시예에서 타워측 결합부(115)는 타워(101)의 외벽에서 그 원주 방향을 따라 돌출되게 마련되는 링 플랜지(108)의 궤적을 따라 이동될 수 있도록 링 플랜지(108) 영역에 회전 가능하게 결합되는 타워측 회전결합부로 적용된다. 이하, 설명의 편의를 위해 타워측 결합부(115)를 타워측 회전결합부(115)라 하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 타워측 회전결합부(115)와 블레이드 그립핑 어셈블리(135)는 하나씩 대응 배치되면서 각각 다수 개씩 마련될 수 있다.

본 실시예의 경우, 하나의 허브(102)에 총 3개의 블레이드(110)가 조립되고 있으므로 타워측 회전결합부(115)와 블레이드 그립핑 어셈블리(135) 역시 3개가 마련된다. 물론, 이의 개수에 본 실시예의 권리범위가 제한되지 않는다.

타워측 회전결합부(115)들은 연결부재(122)에 의해 한 몸체로 서로 연결될 수 있다. 이때의 연결부재(122)는 분리되지 않는 일체형, 즉 폐루프형일 수 있다.

한편, 도 6을 주로 참조하면, 타워측 회전결합부(115)는 걸이식 걸림부재(116)와, 링 플랜지(108)의 궤적을 따라 걸이식 걸림부재(116)를 회전시키는 액추에이터(117)를 포함한다.

본 실시예에서 걸이식 걸림부재(116)는 링 플랜지(108)에 걸이식으로 걸림 결합된다. 링 플랜지(108)가 타워(101)의 길이 방향을 따라 이격되게 한 쌍으로 마련될 수 있기 때문에 이에 대응되게 걸이식 걸림부재(116) 역시 링 플랜지(108)에 각각 하나씩 대응 배치될 수 있다.

액추에이터(117)는 링 플랜지(108)와 걸이식 걸림부재(116) 사이에 배치되며, 링 플랜지(108)의 궤적을 따라 걸이식 걸림부재(116)를 회전시키는 역할을 한다.

이러한 액추에이터(117)는 링 플랜지(108)의 일측에 회전 가능하게 접촉되는 전동식 롤러(117a)와, 일측은 전동식 롤러(117a)를 회전 가능하게 지지하고 타측은 걸이식 걸림부재(116)에 결합되는 제1 롤러 지지부(117b)를 포함한다.

도면에는 전동식 롤러(117a)가 개략적으로 도시되었으나 전동식 롤러(117a)는 도시 않은 모터에 의해 독립적으로 회전이 가능한 롤러일 수 있다. 전동식 롤러(117a)는 그 일측 표면이 링 플랜지(108)의 일측에 접촉 가압되어 회전된다.

이처럼 전동식 롤러(117a)가 회전되면 그 회전력에 의해 걸이식 걸림부재(116)를 비롯한 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100) 전체가 블레이드(110)와 함께 타워(101)의 원주 방향을 따라 용이하게 회전될 수 있다.

특히, 블레이드(110)가 그립핑된 이후일지라도 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100) 전체가 블레이드(110)와 함께 타워(101)의 원주 방향을 따라 회전될 수 있기 때문에 허브(102)와 블레이드(110) 간의 상대 위치 얼라인 작업을 용이하게 진행할 수 있으며, 이에 따라 블레이드(110)의 조립 작업 효율을 종래보다 월등히 향상시킬 수 있다.

액추에이터(117)의 주변에는 무동력 가이드 롤러(118)가 마련된다. 전술한 전동식 롤러(117a)와 달리 무동력 가이드 롤러(118)는 동력 없이 자유롭게 회전되는 롤러(roller) 내지는 휠(wheel)일 수 있다.

무동력 가이드 롤러(118)는 제2 롤러 지지부(119)에 의해 상기 걸이식 걸림부재(116)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 본 실시예의 경우, 무동력 가이드 롤러(118)는 걸이식 걸림부재(116) 상에서 서로 다른 위치에 다수 개 배치되어 걸이식 걸림부재(116)의 안정적인 회전을 가이드한다.

한편, 전동식 롤러(117a)와 무동력 가이드 롤러(118)들에 의해 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100) 전체가 블레이드(110)와 함께 타워(101)의 원주 방향을 따라 회전될 수 있는데, 이러한 동작을 수행하다 보면 마찰 접촉에 의해 링 플랜지(108)의 표면이 손상될 우려가 있다.

링 플랜지(108)의 표면 손상을 방지하기 위해 걸이식 걸림부재(116)가 배치되는 링 플랜지(108)의 표면에는 탄성부재(121), 예컨대 고무패드(121)가 배치될 수도 있다. 고무패드(121)는 걸이식 걸림부재(116)로 인해 링 플랜지(108)의 표면이 손상되는 것을 저지시키는 역할을 한다.

물론, 고무패드(121)가 배치되어 있다 하더라도 블레이드(110)를 그립핑한 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)의 중량은 대단히 크기 때문에 고무패드(121)가 찢기면서 링 플랜지(108)의 표면 도장이 손상될 우려가 있다. 이러한 경우에는 도장액 분사모듈(120)을 통해 손상된 부위에 도장액을 분사시키면 된다.

다시 말해, 본 실시예에서 도장액 분사모듈(120)은 걸이식 걸림부재(116)에 결합되며, 걸이식 걸림부재(116)가 링 플랜지(108)의 궤적을 따라 회전될 때, 링 플랜지(108)의 표면으로 도장액을 분사하여 링 플랜지(108)의 손상된 표면을 다시 보정할 수 있다.

한편, 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)은 걸이식 걸림부재(116)에 결합되며, 링 플랜지(108)에 대한 걸이식 걸림부재(116)의 거리를 감지하는 거리감지센서(125)를 더 포함한다.

거리감지센서(125)는 크레인 작업으로 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)을 설치하려 할 때, 링 플랜지(108)에 대한 걸이식 걸림부재(116)의 거리를 감지하는 역할을 한다. 만약, 걸이식 걸림부재(116)가 링 플랜지(108) 쪽으로 과도하게 접근하려 하는 경우에는 거리감지센서(125)가 이를 감지하여 알람 발생을 위한 정보를 제공할 수도 있다.

한편, 블레이드 그립핑 어셈블리(135)는 일측은 타워측 회전결합부(115)에 연결되고, 타측은 블레이드(110)를 그립핑하는 역할을 한다.

이러한 블레이드 그립핑 어셈블리(135)는, 블레이드(110)를 그립핑하는 블레이드 그립퍼(140)와, 타워(101)에 대한 블레이드(110)의 이격거리 조절을 위해 타워측 회전결합부(115)와 블레이드 그립퍼(140) 사이에서 접철 가능하게 연결되는 접철식 연결유닛(150)을 포함한다.

블레이드 그립퍼(140)는 허브(102)에 조립되는 블레이드(110)를 그립핑하는 역할을 한다.

이러한 블레이드 그립퍼(140)는, 그립핑 바디(141)와, 그립핑 바디(141)에 연결되는 다수의 그립핑 아암(142)과, 그립핑 아암(142)들의 단부에 마련되어 블레이드(110)의 외표면에 접촉가압되는 접촉가압부(143)를 포함한다.

본 실시예의 경우, 그립핑 바디(141)에 다수 개의 그립핑 아암(142)들이 연결되어 블레이드(110)를 그립핑하고 있다.

접촉가압부(143)는 실질적으로 블레이드(110)의 외표면에 접촉된 후에 가압되면서 블레이드(110)를 그립핑하는 부분으로서, 블레이드(110)의 외표면에 손상을 주지 않는 재질, 예컨대 고무, 실리콘, 우레탄 등의 재질로 제작될 수 있다.

또한 접촉가압부(143)는 블레이드(110)의 외표면 형상에 대응되는 곡률을 가질 수 있는데, 이러한 경우 좀 더 넓은 표면적으로 블레이드(110)의 외표면을 가압할 수 있기 때문에 블레이드(110)가 찌그러지는 등 블레이드(110)에 변형이 발생되는 것을 저지시킬 수 있다. 따라서 블레이드(110)가 변형되는 것을 저지하면서도 블레이드(110)를 안정적으로 그립핑할 수 있다.

한편, 접철식 연결유닛(150)은 도 3 및 도 4처럼 타워(101)에 대한 블레이드(110)의 이격거리 조절을 위해 타워측 회전결합부(115)와 블레이드 그립퍼(140) 사이에서 접철 가능하게 연결되는 부분이다.

이처럼 타워측 회전결합부(115)가 타워(101)에, 그리고 블레이드 그립퍼(140)가 블레이드(110)에 그립핑된 상태에서 접철식 연결유닛(150)이 타워측 회전결합부(115)와 블레이드 그립퍼(140)를 연결시킴으로써, 타워(101)와 3개의 블레이드(110)는 마치 하나의 몸체처럼 묶인 구조가 된다. 따라서 크레인 한 대만으로도 핸들링이 가능할 뿐만 아니라 이송 효율이 향상된다. 즉 타워(101)에 대해 블레이드(110)들을 접어 이송시키면 되기 때문에 많은 공간이 필요치 않을 뿐만 아니라 이송 효율이 향상된다. 특히, 구조상 타워(101)와 3개의 블레이드(110)가 서로 충돌되지 않기 때문에 효율적이다.

또한 접철식 연결유닛(150)의 동작에 의해 블레이드(110)가 타워(101)에 대해 비스듬히 이격 배치된 후(도 4참조), 허브(102)를 향해 선형 이동될 수 있어(도 5 참조) 블레이드(110)의 조립 작업이 보다 용이해질 수 있게 된다.

이와 같은 역할을 담당하는 접철식 연결유닛(150)은, 타워측 회전결합부(115)에 연결되는 타워측 연결부(160)와, 블레이드 그립퍼(140)에 연결되는 블레이드측 연결부(170)와, 타워측 연결부(160)와 블레이드측 연결부(170)를 링크 타입으로 연결하는 다수의 링크부재(180)와, 링크부재(180)들을 구동시키는 링크부재 구동부(190)를 포함한다.

타워측 연결부(160)는 타워측 회전결합부(115) 쪽에 연결되는 부분이다. 이러한 타워측 연결부(160)는 판상체의 플레이트 타입(plate type)일 수도 있고 아니면 바아 타입(bar type)일 수도 있다.

블레이드측 연결부(170)는 타워측 연결부(160)의 반대편에서 블레이드 그립퍼(140) 쪽에 연결되는 부분이다.

타워측 연결부(160)가 타워측 회전결합부(115)에 견고하게 고정되게 연결되고 있는데 반해 블레이드측 연결부(170)는 블레이드 그립퍼(140)를 선형 이동시키는 리니어 모터를 포함한다.

이에 대해 살펴보면, 도 3에서 도 4처럼 타워(101)에 대해 블레이드(110)를 이격시키면서 경사 배치하여 허브(102)에 대한 블레이드(110)의 상대위치를 조절한 다음에는 허브(102)를 향해 블레이드(110)를 이동, 즉 선형 이동시켜 허브(102)에 블레이드(110)를 결합시켜야 하는데, 이를 위해 블레이드측 연결부(170)는 타워측 연결부(160)와 달리 선형 이동을 위한 리니어 모터를 포함하고 있는 것이다.

링크부재(180)는 타워측 연결부(160)와 블레이드측 연결부(170)를 링크 타입으로 연결하는 부분이다.

이러한 링크부재(180)는 양단부가 타워측 연결부(160)와 블레이드측 연결부(170)의 하부 영역에 각각 자유 회전 가능하게 연결되는 직선형 링크부재(181)와, 타워(101)의 길이 방향을 따라 직선형 링크부재(181)의 상부 영역에 배치되며, 양단부가 타워측 연결부(160)와 블레이드측 연결부(170)에 각각 자유 회전 가능하게 연결되는 절곡형 링크부재(182)를 포함한다.

직선형 링크부재(181)가 하나의 막대 형상을 갖는데 반해 절곡형 링크부재(182)는 상호간 접철되는 한 쌍의 단위링크(182a,182b)를 포함한다.

직선형 링크부재(181)와 절곡형 링크부재(182)는 각각 하나 이상씩 배치될 수 있다. 직선형 링크부재(181)와 절곡형 링크부재(182)의 동작에 기인하여 도 3처럼 타워(101)와 블레이드(110)가 서로 인접되게 접근되거나 도 4처럼 이격 배치될 수 있다.

링크부재 구동부(190)는 도 3 및 도 4처럼 링크부재(180)가 동작되도록, 다시 말해 직선형 링크부재(181)와 절곡형 링크부재(182)를 구동시키는 역할을 한다.

본 실시예에서 링크부재 구동부(190)는, 일단부는 타워측 연결부(160)에 회전 가능하게 연결되고 타단부는 블레이드측 연결부(170)에 회전 가능하게 연결되는 메인 실린더(191)와, 양단부가 절곡형 링크부재(182)의 단위링크(182a,182b)들에 각각 회전 가능하게 연결되는 서브 실린더(192)를 포함한다.

메인 실린더(191)와 서브 실린더(192)는 모두가 유압 실린더이다. 하지만, 공압 실린더나 유공압 복합실린더가 적용될 수도 있다.

본 실시예의 경우, 메인 실린더(191)의 일단부가 타워측 연결부(160)에 회전 가능하게 연결되고 있으나 메인 실린더(191)의 일단부는 타워측 회전결합부(115)에 회전 가능하게 연결될 수도 있다.

마지막으로, 하중 분산모듈(130)은 타워측 결합부(115)와 블레이드 그립핑 어셈블리(135) 중 어느 일측에 마련되며, 걸이식 걸림부재(116)에 의해 링 플랜지(108)에 집중되는 하중을 분산시키는 역할을 한다.

다시 말해, 하중 분산모듈(130)은 블레이드(110)가 그립핑된 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100) 전체의 하중이 걸이식 걸림부재(116)를 통해 링 플랜지(108)에 집중되지 않고 분산되도록 하는 역할을 한다.

실제, 대형 풍력발전기의 경우, 블레이드(110)가 수십 내지 수백 톤 이상의 중량을 갖는다는 점을 감안할 때, 블레이드(110)와 조립로봇(100) 전체의 하중이 링 플랜지(108)에 집중되면 링 플랜지(108)가 파손되면서 타워(101)와 블레이드(110) 간의 연결이 해제되어 많은 피해, 예컨대 물적 혹은 인적 피해를 끼칠 수 있다.

따라서 이러한 큰 하중을 적절하게 분산시킬 필요가 있는데, 이러한 역할을 하중 분산모듈(130)이 담당하고 있는 것이다.

본 실시예의 경우, 하중 분산모듈(130)은 그 일측이 블레이드 그립핑 어셈블리(135)의 타워측 연결부(160)에 결합되고 타측이 타워(101)의 외벽에 자기적으로 접착 또는 접착 해제되는 마그네트(magnet)로 적용되고 있다.

이때의 마그네트는 영구자석일 수도 있고 전자석일 수도 있는데, 후자의 경우가 바람직하다. 즉 전자석의 경우, 전류의 양을 증가시키면 자력이 강해지면서 타워(101)와의 부착력이 강해질 수 있어 링 플랜지(108)에 집중될 수 있는 하중을 절절하게 계산하여 분산시킬 수 있다. 뿐만 아니라 전류의 공급을 끊으면 부착력이 제거되기 때문에 타워(101)의 외벽에서 하중 분산모듈(130)을 떼어내기도 유리하다.

뿐만 아니라 본 실시예의 경우, 허브(102)와 블레이드(110) 간의 상대 위치 얼라인 작업을 위하여 타워(101)의 원주 방향을 따라 블레이드(110)를 회전시켜야 하는 경우가 발생되는데, 이러한 작업을 진행할 때는 하중 분산모듈(130)의 부착력을 제거해야 하기 때문에 하중 분산모듈(130)은 전자석으로 적용되는 것이 보다 효과적일 수 있다.

한편, 통상적으로 타워(101)는 금속 재질로 제작되기 때문에 하중 분산모듈(130)을 전자석으로 적용하면 타워(101)에 부착될 수 있으며, 이를 통해 링 플랜지(108)에 집중될 수 있는 하중을 분산시킬 수 있다.

하지만, 만약에 타워(101)가 금속 재질이 아니라면 타워(101)의 내벽에 별도의 도체를 결합시켜 사용하면 된다.

이처럼 하중 분산모듈(130)이 마련되는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)을 사용하게 되면, 타워(101)와 블레이드(110) 간의 연결 작업이 용이해짐은 물론 특히, 링 플랜지(108)에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있어 타워(101)와 블레이드(110) 간의 안정적인 결합을 이끌어낼 수 있게 된다.

이러한 구성을 갖는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)의 작용에 대해 설명한다.

우선, 도 3처럼 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)을 사용하여 타워(101)와 블레이드(110)를 연결시킨다. 이때는 앞서 기술한 것처럼 링 플랜지(108)에 걸이식 걸림부재(116)가 걸이식으로 걸림 결합되면서 타워(101)와 블레이드(110) 간을 연결시키게 된다.

이때, 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)에는 전자석 등으로 적용될 수 있는 하중 분산모듈(130)이 더 마련되고 있기 때문에 걸이식 걸림부재(116)가 링 플랜지(108)에 걸이식으로 걸림 결합됨과 동시에 하중 분산모듈(130)이 타워(101)의 외벽에 자기적으로 부착됨으로써 링 플랜지(108)에 집중되는 하중을 적절하게 분산시킬 수 있다.

다음, 도 3과 같은 상태에서 메인 실린더(191)와 서브 실린더(192)를 동작시킨다. 그러면 접혀져 있던 직선형 링크부재(181)와 절곡형 링크부재(182)가 도 4처럼 펼쳐진다.

이때, 직선형 링크부재(181)보다 절곡형 링크부재(182)의 펼쳐지는 정도가 작게 형성됨으로써 도 4처럼 타워(101)에 대해 블레이드(110)가 이격되면서 경사 배치될 수 있다.

도 4처럼 타워(101)에 대해 블레이드(110)를 이격시키면서 경사 배치하여 허브(102)에 대한 블레이드(110)의 상대위치를 조절한 다음에는 도 5처럼 리니어 모터를 포함하는 블레이드측 연결부(170)를 동작시킨다.

그러면 도 5의 화살표 방향으로 블레이드(110)가 선형 이동될 수 있고, 이러한 동작으로 인해 허브(102)에 블레이드(110)를 용이하게 조립할 수 있다.

만약, 도 3 내지 도 5와 같이 동작되는 가운데, 타워(101)의 원주 방향을 따라 블레이드(110)를 회전시켜야 하는 경우, 예컨대 허브(102)와 블레이드(110) 간의 상대 위치 얼라인 작업을 위하여 타워(101)의 원주 방향을 따라 블레이드(110)를 회전시켜야 하는 경우가 발생되면 하중 분산모듈(130)인 전자석으로 공급되는 전류를 끊어 하중 분산모듈(130)의 부착력을 해제시킨 후에 액추에이터(117)의 전동식 롤러(117a)를 구동시키면 된다.

그러면 전동식 롤러(117a)와 무동력 가이드 롤러(118)들에 의해 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100) 전체가 블레이드(110)와 함께 타워(101)의 원주 방향을 따라 회전될 수 있으며, 이를 통해 허브(102)와 블레이드(110) 간의 상대 위치 얼라인 작업을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따르면 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)을 이용하여 타워(101)의 링 플랜지(108)에 블레이드(110)를 걸림 결합시켜 타워(101)와 블레이드(110)를 연결할 때, 링 플랜지(108)에 집중될 수 있는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있어 타워(101)와 블레이드(110) 간의 안정적인 결합을 이끌어낼 수 있게 된다.

특히, 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(100)을 적용하게 되면 종래기술 대비 크레인 사용량을 현격히 줄이면서도 풍력발전기를 용이하게 설치할 수 있어 설사 해상 작업이라도 큰 로스(loss) 없이 효율적으로 풍력발전기를 설치할 수 있을 것이라 기대된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이 도면을 참조하면, 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(200)의 경우, 타워측 회전결합부(115)들을 연결하는 연결부재(222)의 구조가 전술한 실시예와는 상이하다.

전술한 실시예의 연결부재(122)는 분리되지 않는 폐루프형의 연결부재(122)였던 반면 본 실시예의 연결부재(222)는 개방형 연결부재(222)로 적용된다.

다시 말해, 본 실시예의 연결부재(222)는 일측의 힌지(223)에 의해 양단부가 분리되거나 결합될 수 있다. 이때, 연결부재(222)의 양단부에는 착탈로킹부(222a,222b)가 마련되어 연결부재(222)가 임의로 벌어지는 현상을 저지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇의 요부 구조도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇(300)의 경우, 전술한 제1 실시예의 구성에 더하여 변형저지유닛(370)을 더 포함하고 있다.

변형저지유닛(370)은 블레이드(310)에 대한 블레이드 그립퍼(340)의 그립핑 위치에 대응되는 위치에서 블레이드(310)의 내부에 배치되며, 블레이드 그립퍼(340)의 그립핑 방향에 역 방향으로 저항하면서 블레이드(310)의 변형을 저지시키는 역할을 한다.

즉 도 9처럼 블레이드 그립퍼(340)의 접촉가압부(343)가 블레이드(310)의 외측면에 접촉되어 블레이드(310)를 안쪽으로 가압하면서 블레이드(310)를 그립핑할 때, 변형저지유닛(370)이 블레이드(310)의 내부에 배치되어 바깥쪽으로 저항하게 되면 블레이드(310)의 그립핑 압력을 상쇄시킬 수 있기 때문에 블레이드(310)가 변형되는 것을 효과적으로 저지시킬 수 있다. 다시 말해, 블레이드 그립퍼(340)의 압력에 의해, 혹은 접촉가압부(343)의 강한 압력에 의해 블레이드(310)의 측벽이 안쪽으로 휘어지면서 변형되는 것을 효과적으로 저지시킬 수 있다.

본 실시예에서 이러한 역할을 담당하는 변형저지유닛(370)은 작업유체, 예컨대 유압의 공급 또는 취출에 의해 부피 팽창 또는 부피 수축 가능한 변형저지용 튜브로 적용된다. 이하, 편의를 위해, 변형저지유닛(370)을 변형저지용 튜브(370)로 설명하면서 참조부호를 동일하게 부여한다.

참고로, 블레이드(310)는 금속 재질로 제작되는 타워(102)와 달리 강성이 있으면서도 가벼워야 하기 때문에 비금속 재질로 제작되는데, 이때 블레이드(310)가 변형되지 않도록 블레이드(310) 내부에는 전단 웹(shear web, 311)이 마련된다.

이러한 구조에서 변형저지용 튜브(370)는 전단 웹(311)에 의해 구획되는 각 스페이스 모두에 마련될 수 있다. 물론, 다수의 스페이스 중에서 선택된 곳에만 변형저지용 튜브(370)가 적용되어도 무방하다.

변형저지용 튜브(370)를 설치할 때는 블레이드(310)의 내부에서 팽창이 되지 않은 일반적인 상태로 존재하나 블레이드(310)에 대한 그립핑 작업이 진행될 때에는 도 8처럼 부피 팽창되면서 블레이드(310)의 바깥쪽으로 저항함으로써 블레이드(310)의 그립핑 압력을 상쇄시켜 블레이드(310)의 변형을 저지시킬 수 있다.

도 9는 블레이드에 대한 변형 단면 구조도이고, 도 10은 도 9에 적용될 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇의 변형저지유닛에 대한 개략적인 구성도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 일부의 블레이드(410)의 경우, 그 내부에 다수의 전단 웹(411,412)이 마련될 수 있으며, 다수의 전단 웹(411,412)으로 인해 블레이드(410)의 내부가 2개 이상이 스페이스(S1~S3)로 구획될 수도 있다.

이러한 경우, 변형저지유닛(470)은 각 스페이스(S1~S3)에 하나씩 개별적으로 배치될 수도 있지만 변형저지유닛(470)이 블레이드 그립퍼(340)의 압력에 의해, 혹은 접촉가압부(343)의 압력(A)에 역 방향으로 저항하면 되기 때문에 이러한 그립핑 압력(A)이 제공되는 곳에만 배치되어도 충분하다.

즉 도 9의 경우, 그립핑 압력(A)이 제공되는 제2 스페이스(S2)에만 변형저지유닛(470)이 배치되더라도 무방하다.

또한 변형저지유닛(470)이 동작될 때의 힘, 다시 말해 부피 팽창에 따른 압력은 그립핑 압력(A)에 역 방향인 도 9의 B 방향으로 작용하면 충분하며, 불필요하게 C 방향으로 압력이 가해질 필요는 없다. 실제, C 방향으로 압력이 가해질 경우, 전단 웹(411,612)들이 휘어지는 폐단이 발생될 수도 있다

이러한 점을 감안하여 본 실시예에서는 변형저지유닛(470)을 도 10과 같이 적용하고 있다.

즉 본 실시예에서 변형저지유닛(470)은, 작업유체의 공급 또는 취출에 의해 부피 팽창 또는 부피 수축 가능한 변형저지용 튜브(471)와, 변형저지용 튜브(471)의 부피 팽창 방향을 가이드하기 위해 변형저지용 튜브(471)의 적어도 어느 일측에 결합되어 해당 영역에서의 부피 팽창을 저지시키는 부피 팽창 저지벽체(472)를 포함한다.

이때, 부피 팽창 저지벽체(472)는 변형저지용 튜브(471)의 외측면에서 한 쌍의 그립핑 아암(132)의 그립핑 방향을 제외한 나머지 영역에 배치될 수 있다.

이와 같은 구조의 변형저지유닛(470)이 적용되면, 변형저지용 튜브(471) 내로 작업유체가 공급될 때, 변형저지용 튜브(471)가 도 9의 B 방향으로만 부피 팽창하면서 그립핑 압력(A)에 역 방향으로 저항하기 때문에 효율적일 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇 101 : 타워
102 : 허브 108 : 링 플랜지
110 : 블레이드 115 : 타워측 회전결합부
116 : 걸이식 걸림부재 117 : 액추에이터
117a : 전동식 롤러 117b : 제1 롤러 지지부
118 : 무동력 가이드 롤러 119 : 제2 롤러 지지부
120 : 도장액 분사모듈 121 : 탄성부재
130 : 하중 분산모듈 135 : 블레이드 그립핑 어셈블리
140 : 블레이드 그립퍼 141 : 그립핑 바디
142 : 그립핑 아암 143 : 접촉가압부
150 : 접철식 연결유닛 160 : 타워측 연결부
170 : 블레이드측 연결부 180 : 링크부재
181 : 직선형 링크부재 182 : 절곡형 링크부재
190 : 링크부재 구동부 191 : 메인 실린더
192 : 서브 실린더

Claims (18)

1. 타워(tower)의 외벽에서 그 원주 방향을 따라 돌출되게 마련되는 링 플랜지(ring flange)에 걸이식으로 걸림 결합되는 걸이식 걸림부재를 구비하는 타워측 결합부;
   일측은 상기 타워측 결합부에 연결되고, 타측은 상기 타워의 상단부에 마련되는 허브(hub)에 결합될 블레이드(blade)를 그립핑하는 블레이드 그립핑 어셈블리(blade gripping assembly); 및
   상기 타워측 결합부와 상기 블레이드 그립핑 어셈블리 중 어느 일측에 마련되며, 상기 걸이식 걸림부재에 의해 상기 링 플랜지에 집중되는 하중을 분산시키는 하중 분산모듈을 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하중 분산모듈은 일측이 상기 블레이드 그립핑 어셈블리에 결합되고 타측이 상기 타워의 외벽에 자기적으로 접착 또는 접착 해제되는 마그네트(magnet)인 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 타워측 결합부는 상기 걸이식 걸림부재가 상기 링 플랜지의 궤적을 따라 이동될 수 있도록 상기 링 플랜지 영역에 회전 가능하게 결합되는 타워측 회전결합부이며,
   상기 타워측 회전결합부는 상기 링 플랜지와 상기 걸이식 걸림부재 사이에 배치되며, 상기 링 플랜지의 궤적을 따라 상기 걸이식 걸림부재를 회전시키는 액추에이터를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 액추에이터는,
   상기 링 플랜지의 일측에 회전 가능하게 접촉되는 전동식 롤러; 및
   일측은 상기 전동식 롤러를 회전 가능하게 지지하고 타측은 상기 걸이식 걸림부재에 결합되는 롤러 지지부를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
5. 제3항에 있어서,
   상기 타워측 회전결합부는,
   상기 링 플랜지와 상기 걸이식 걸림부재 사이에 배치되며, 상기 걸이식 걸림부재의 회전 운동을 가이드하는 적어도 하나의 무동력 가이드 롤러를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
6. 제3항에 있어서,
   상기 걸이식 걸림부재에 결합되며, 상기 걸이식 걸림부재가 상기 링 플랜지의 궤적을 따라 회전될 때, 상기 링 플랜지의 표면으로 도장액을 분사하는 적어도 하나의 도장액 분사모듈을 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
7. 제3항에 있어서,
   상기 걸이식 걸림부재에 결합되며, 상기 링 플랜지에 대한 상기 걸이식 걸림부재의 거리를 감지하는 거리감지센서를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
8. 제3항에 있어서,
   상기 걸이식 걸림부재가 배치되는 상기 링 플랜지의 표면에는 탄성부재가 배치되는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
9. 제3항에 있어서,
   상기 타워측 회전결합부와 상기 블레이드 그립핑 어셈블리는 하나씩 대응 배치되면서 각각 다수 개씩 마련되며,
   상기 다수의 타워측 회전결합부를 연결하는 폐루프형 또는 개방형 연결부재를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
10. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드 그립핑 어셈블리는,
    상기 블레이드를 그립핑하는 블레이드 그립퍼; 및
    상기 타워에 대한 상기 블레이드의 이격거리 조절을 위해 상기 타워측 결합부와 상기 블레이드 그립퍼 사이에서 접철 가능하게 연결되는 접철식 연결유닛을 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
11. 제10항에 있어서,
    상기 접철식 연결유닛은,
    상기 타워측 결합부에 연결되는 타워측 연결부;
    상기 블레이드 그립퍼를 선형 이동시키는 리니어 모터를 포함하며, 상기 블레이드 그립퍼에 연결되는 블레이드측 연결부; 및
    상기 타워측 연결부와 상기 블레이드측 연결부를 링크 타입으로 연결하는 다수의 링크부재를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 링크부재는,
    양단부가 상기 타워측 연결부와 상기 블레이드측 연결부의 하부 영역에 각각 자유 회전 가능하게 연결되는 직선형 링크부재; 및
    상기 타워의 길이 방향을 따라 상기 직선형 링크부재의 상부 영역에 배치되며, 양단부가 상기 타워측 연결부와 상기 블레이드측 연결부에 각각 자유 회전 가능하게 연결되되 상호간 접철되는 한 쌍의 단위링크를 구비하는 절곡형 링크부재를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
13. 제12항에 있어서,
    상기 접철식 연결유닛은,
    상기 직선형 링크부재와 상기 절곡형 링크부재를 구동시키는 링크부재 구동부를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
14. 제13항에 있어서,
    상기 링크부재 구동부는,
    일단부는 상기 타워측 결합부 또는 상기 타워측 연결부에 회전 가능하게 연결되고 타단부는 상기 블레이드측 연결부에 회전 가능하게 연결되는 메인 실린더; 및
    상기 절곡형 링크부재에 연결되는 서브 실린더를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
15. 제10항에 있어서,
    상기 블레이드 그립퍼는,
    그립핑 바디;
    상기 그립핑 바디에 연결되는 다수의 그립핑 아암; 및
    상기 그립핑 아암들의 단부에 마련되어 상기 블레이드의 외표면에 접촉가압되는 접촉가압부를 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
16. 제10항에 있어서,
    상기 블레이드에 대한 상기 블레이드 그립퍼의 그립핑 위치에 대응되는 위치에서 상기 블레이드의 내부에 배치되며, 상기 블레이드 그립퍼의 그립핑 방향에 역 방향으로 저항하면서 상기 블레이드의 변형을 저지시키는 변형저지유닛을 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
17. 제16항에 있어서,
    상기 변형저지유닛은, 작업유체의 공급 또는 취출에 의해 부피 팽창 또는 부피 수축 가능한 변형저지용 튜브인 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.
18. 제17항에 있어서,
    상기 변형저지유닛은,
    상기 변형저지용 튜브의 부피 팽창 방향을 가이드하기 위해 상기 변형저지용 튜브의 적어도 어느 일측에 결합되어 해당 영역에서의 부피 팽창을 저지시키는 적어도 하나의 부피 팽창 저지벽체를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드의 조립로봇.

Images