KR101516252B1

KR101516252B1 - 도장유닛 이송 장치 및 타워 외주면 도장 시스템

Info

Publication number: KR101516252B1
Application number: KR1020130085143A
Authority: KR
Inventors: 조승호; 송세환; 이종오; 임범현; 최윤서
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-05-04
Also published as: KR20150010314A

Abstract

도장유닛 이송 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 도장유닛 이송 장치는 타워의 길이방향을 따라 설치되며, 제1 상면에 제1 기어부가 형성되고, 상기 제1 상면과 단차진 제2 상면이 형성되는 대차레일 및 외주면에 상기 제1 기어부에 치합되는 제2 기어부가 구비되며, 상기 제2 기어부에서 연장되어 상기 제2 상면에 대응되도록 형성되는 플랜지부가 구비되는 주행휠을 포함한다.

Description

도장유닛 이송 장치 및 타워 외주면 도장 시스템{Apparatus for Transfer Painting Unit and System for Painting Tower Pipe Outer Surface}

도장유닛 이송 장치 및 타워 외주면 도장 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 도장유닛의 주행이 정밀하게 제어되는 도장유닛 이송 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력 발전기는 바람의 흐름을 전기로 변환하는 것으로, 이러한 풍력 발전기는 바람의 흐름에 의해 회전력이 발생되도록 블레이드(Blade)가 구비되는 로터(Rotor), 이러한 로터의 회전력을 전기로 변환하는 발전부가 구비되는 나셀 및 로터와 나셀을 지지하는 타워(Tower)로 구성된다.

여기서, 타워는 원기둥 형태로 이루어지며, 타워는 외부 환경에 노출되어 있으므로, 타워의 부식을 방지하기 위하여 타워 내외부에 도장(Painting)을 한다.

도 1은 기존의 타워를 도장하는 장치를 나타내는 도면이다.

기존의 타워 도장 장치는 타워(P)가 놓여지는 거치부(10), 타워의 길이방향을 따라 형성된 레일(40), 도장유닛(30) 및 도장유닛을 이동시키는 주행대차(34)를 포함한다. 여기서, 도장유닛(30)은 도료를 분사하는 스프레이 건으로 이루어진다. 그리고 주행대차(34)는 타워(P)의 전체 구간 중에 일부 구간을 반복적으로 도장하기 위하여 레일(40) 상에서 왕복 주행을 한다.

타워의 외측면을 균일하게 도장하기 위하여, 도장유닛(30)을 이동시키는 주행대차(34)의 주행을 정밀하게 제어하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1271742호

본 출원은 타워의 외측면을 균일하게 도장하기 위한 것으로서, 도장유닛의 주행을 정밀하게 제어하기 위한 도장유닛 이송 장치를 제공하고자 한다.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 타워의 길이방향을 따라 설치되며, 제1 상면에 제1 기어부가 형성되고, 상기 제1 상면과 단차진 제2 상면이 형성되는 대차레일 및 외주면에 상기 제1 기어부에 치합되는 제2 기어부가 구비되며, 상기 제2 기어부에서 연장되어 상기 제2 상면에 대응되도록 형성되는 플랜지부가 구비되는 주행휠을 포함하는 도장유닛 이송 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 상면은 상기 제2 상면보다 높을 수 있다.

또한, 상기 플랜지부는 상기 플랜지부의 회전시 상기 제2 상면과 이격될 수 있다.

또한, 상기 제1 상면과 상기 제2 상면이 단차진 높이는 상기 플랜지부의 반경에서 상기 제2 기어부의 반경의 차이보다 클 수 있다.

또한, 상기 플랜지부와 제2 상면과 이격된 거리는 상기 제1 기어부의 기어치의 끝단과 상기 제2 기어부의 기어치의 끝단이 이격된 거리보다 클 수 있다.

또한, 상기 도장유닛은, 상기 타워의 외주면에 도료를 분사하는 분사로봇이 구비된 자대차, 및 상기 회전량 측정유닛에서 측정된 상기 타워의 회전에 관한 물리량을 전송받아, 상기 자대차의 이송 및 분사로봇을 제어하는 제어부가 구비되는 모대차를 포함하는 타워 외주면 도장 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도장유닛 이송 장치는 제1 기어부와 치합되는 제2 기어부로 주행됨에 따라 대차의 이송을 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 대차레일은 주행휠의 플랜지부에 대응됨으로써, 주행휠이 회전시 제1 기어부의 기어치가 제2 기어부의 기어치가 설정된 치합범위를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

또한, 주행휠에 플랜지부가 형성됨으로써, 대차레일의 측면이 아닌 상면에 기어가 형성될 수 있다.

이에 따라, 대차를 레일에 안착하는 경우, 대차레일의 측면에 형성된 기어를 치합하기 위하여 별도의 링크장치가 필요 없게 되어 대차를 단순화할 수 있다.

도 1은 기존의 타워를 도장하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 외주면을 도장하는 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장유닛 이송 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 측면도이다.
도 5는 도 3의 제1 기어부의 기어치와 제2 기어부의 기어치를 나타내는 확대도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 풍력 발전기 적재용 구조물의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워 외주면을 도장하는 시스템을 나타내는 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 타워 외주면을 도장하는 시스템은 터닝롤러(110), 회전량 측정유닛(120) 및 도장유닛(130)을 포함할 수 있다.

터닝롤러(110)는 타워(P)의 양 단부에 각각 구비되어 상기 타워(P)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 지지할 수 있다. 상기 터닝롤러(110)는 베이스(112)와 롤러(114)를 포함할 수 있다.

상기 베이스(112)는 상기 롤러(114)를 작업면에서 지지하면서 상기 지면에 대해서 이동될 수 있다.

또한, 상기 작업면에는 상기 베이스(112)의 이동을 안내하는 타워레일(116)이 상기 타워(P)의 길이방향과 평행하게 설치될 수 있다.

그리고, 상기 롤러(114)는 상기 베이스(112)에 일정간격으로 이격되어 한 쌍이 구비되며, 상기 타워(P)의 단부를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 상기 롤러(114)는 모터(미도시) 등에 의해 회전력을 전달받아 회전될 수 있다.

한편, 상기 타워(P)에서 상기 터닝롤러(110)와 접촉되는 부분은 도장이 곤란하며, 상기 롤러(114)에 의해 흙이나 그리스 등의 이물질이 부착되어 도장의 품질이 저하될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 페인트링(180)이 구비될 수 있다.

상기 타워(P)의 단부(P3)는 일반적으로 다른 타워와 상호 결합할 수 있도록 플랜지(P3)가 형성되고, 상기 페인트링(180)은 상기 플랜지(P3)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 페인트링(180)은 상기 플랜지(P3)에 볼트 결합될 수 있도록 나사산(미도시)이 형성될 수 있다.

상기 페인트링(180)은 상기 타워(P)의 플랜지(P3)와 마찬가지로, 링 형상을 가지며, 상기 페인트링(180)의 외주면은 상기 터닝롤러(110)의 롤러(114)에 지지될 수 있다.

이에 따라, 상기 타워(P)의 플랜지(P3)는 상기 롤러(114)에 접촉되지 않게 되어 상기 롤러(114)에 의해 도장의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 상기 타워(P)의 전체는 후술하는 분사로봇(160)에 의해 도장될 수 있다.

또한, 상기 페인트링(180)은 플랜지가 형성되지 않는 타워(P)에도 적용될 수 있으며, 이러한 경우 상기 타워(P)의 단부에 결합될 수 있다.

그리고, 상기 페인트링(180)에는 회전량 측정유닛(120)이 구비될 수 있다.

상기 회전량 측정유닛(120)은 상기 터닝롤러(110)에 의해 회전되는 타워(P)의 회전각도 및 회전속도, 회전량 등 상기 타워(P)의 회전과 관련되는 물리량을 측정할 수 있다. 상기 회전량 측정유닛(120)은 회전과 관련되는 물리량을 측정하는 각종 센서와 상기 측정된 물리량을 전송하는 송수신기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 타워(P)는 상기 측정된 물리량을 고려하여 상기 롤러(114)에 의해 회전될 수 있다.

상기 도장유닛(130)은 상기 타워(P)의 외측에 구비되어 상기 타워(P)의 길이방향을 따라 평행하게 이동되고, 상기 타워(P)의 외주면을 도장할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 타워 외주면 도장 시스템은 상기 도장유닛(130)의 이동을 안내하는 대차레일(200)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 도장유닛(130)은 도 2에 도시된 바와 같이, 자대차(150)와 모대차(14)를 포함할 수 있다.

상기 자대차(150)는 상기 제2 레일(200)을 따라 이동하며, 상기 타워(P)의 외주면에 도료를 분사하는 분사로봇(160)이 구비될 수 있다.

상기 자대차(150)를 통하여 도료를 분사하기 위해서는 제어장치 및 각종 전장품이 필요하나, 이러한 경우 상기 자대차(150) 자체의 무게가 증가될 수 있다. 상기 자대차(150)의 무게가 증가되면, 상기 자대차(150)의 주행의 정밀한 제어가 곤란할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 모대차(140)는 상기 자대차(150)의 이동 및 분사로봇(160)을 제어하는 제어장치 및 각종 전장품이 구비된다. 이에 따라, 상기 자대차(150)에는 도료를 분사하기 위한 최소한의 장치만이 탑재되어 자대차(150)를 경량화할 수 있다.

따라서, 상기 자대차(150)의 무게가 줄어들게 됨으로써, 상기 자대차(150)의 가속 및 감속이나 정지를 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 자대차(150)의 주행에 소요되는 에너지를 감소시킬 수도 있다.

상기 자대차(150)는 몸체부(미도시)와 주행휠(300) 및 분사로봇(160)을 포함할 수 있다.

상기 몸체에는 상기 대차레일(200)을 따라 구름 가능하게 주행휠(300)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 몸체의 상측에는 상기 타워(P)의 외주면에 도료를 분사하는 분사로봇(160)이 구비될 수 있다.

이러한 분사로봇(160)을 이용하여 상기 타워(P)의 외주면에 도료를 분사하는 경우, 상기 타워(P)의 전체 길이 중에서 일부 구간으로 분할하고, 상기 분할된 일부 구간에 대응되는 대차레일 구간을 상기 도장유닛(130)이 왕복 주행을 한다. 즉, 상기 도장유닛(130)을 대차레일에서 일부 구간을 왕복 주행시키기 위해서는 도장유닛(130)의 주행을 정밀하게 제어할 필요가 있다.

이에 따라, 상기 자대차(150) 또는 상기 모대차(140)의 정밀한 주행제어를 위하여, 랙(rack) and 피니언(Pinion) 기어가 구비될 수 있다. 즉, 상기 주행레일(200)에는 랙기어가 구비되고, 상기 자대차(150) 또는 상기 모대차(140)에는 피니언기어가 구비될 수 있다.

상기 랙기어는 도 2에 도시된 바와 달리, 상기 대차레일(200)의 측면에 상기 대차레일(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 상기 피니언기어는 상기 랙기어와 치합되도록 상기 자대차(150) 또는 상기 모대차(140)에 구비될 수 있다.

한편, 상기 피니언기어를 상기 대차레일(200)의 측면에 형성된 랙기어와 치합하기 위하여, 상기 도장유닛(130)는 상기 피니언기어를 회동시키는 링크(미도시)가 구비된다. 이러한 링크는 상기 도장유닛(130)을 상기 대차레일(200) 상측에서 상기 대차레일(200)에 안착시키기 과정에서, 상기 피니언기어가 상기 대차레일(200)의 랙기어에 걸리지 않게 한다. 그리고, 상기 도장유닛(130)이 상기 대차레일(200)에 안착된 경우, 상기 링크는 상기 피니언기어를 회동시켜 상기 랙기어에 치합시킨다. 즉, 상기 도장유닛(130)은 다수의 도장 작업장에서 필요에 따라 옮겨서 사용할 수 있다.

이러한 구조를 가지는 도장유닛(130)은 상기 레일(200)에 상부에 안착되는 별도의 가이드롤러가 구비된다. 이러한 가이드롤러는 상기 도장유닛(130)을 상기 대차레일(200)에서 지지하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 피니언기어는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 대차레일(200)의 제1 상면(201)에 형성된 랙기어와 같은 제1 기어부(210)와 치합할 수 있다. 이러한 구조를 가지는 도장유닛 이송 장치를 이후 도면에서 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장유닛 이송 장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 측면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 도장유닛 이송 장치는 대차레일(200) 및 주행휠(300)을 포함할 수 있다.

대차레일(200)는 전술한 바와 같이, 상기 타워(P)의 길이방향을 따라 평행하게 설치될 수 있다. 상기 대차레일(200)의 상면은 제1 상면(201)과 제2 상면(202)으로 구획될 수 있다.

상기 제1 상면(201)에는 제1 기어부(210)가 형성될 수 있다. 상기 제1 기어부(210)는 랙기어일 수 있다. 그리고, 상기 제2 상면(202)는 상기 제1 상면(201)과 단차질 수 있다. 즉, 상기 제2 상면(202)는 상기 제1 상면(201)과 작업면을 기준으로 높이 차이가 날 수 있다.

주행휠(300)은 외주면에 상기 제1 기어부(210)에 치합되는 제2 기어부(310)가 구비될 수 있다. 상기 제2 기어부(310)는 피니언기어일 수 있다.

이에 따라, 상기 주행휠(300)이 회전하는 경우, 상기 제1 기어부(210)와 상기 제2 기어부(310)가 치합됨에 따라 전술한 도장유닛(130)이 상기 대차레일(200)을 따라 주행할 수 있다. 이러한 제1 기어부(210)와 상기 제2 기어부(310)의 치합에 의한 도장유닛(130)의 주행은 일반적인 바퀴에 의해 도장유닛(130)이 주행하는 것에 비하여 가속도 운동을 방지하여 보다 정밀하게 제어될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 도장유닛 이송 장치는 상기 대차레일(200)의 상면에 제1 기어부(210)가 형성됨으로써, 상기 대차레일(200)의 측면에 형성되는 것에 비하여 별도의 링크장치가 필요가 없게 되어 제1 기어부와 제2 기어부의 치합하기 위한 구조를 단순화시킬 수 있다. 즉, 별도의 링크장치가 필요없게 됨으로써, 제1 기어부에 구동력을 전달하는 과정을 단순화되어 상기 도장유닛(130)의 주행을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 주행휠(300)는 상기 제2 기어부(210)에서 연장된 플랜지부(320)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 플랜지부(320)는 상기 제2 기어부(210)의 직경보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 상면(201)은 상기 제2 상면(202)보다 높을 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 도장유닛에 구비된 구동부(350)에 의해 발생된 구동력이 회전축(360)을 따라 상기 주행휠(300)이 회전하는 경우, 상기 플랜지부(320)는 상기 제2 상면(202)에 안착되어 상기 플랜지부(320)의 중심을 기준으로 회전할 수도 있다.

이에 따라, 상기 플랜지부(320)는 상기 제2 기어부(310)가 제1 기어부(210)를 향하여 하강되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 플랜지부(320)는 상기 제1 기어부(210)의 기어치와 상기 제2 기어부(310)의 기어치의 끝단이 접촉하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 플랜지부(320)는 상기 플랜지부(320)의 회전시 상기 제2 상면(202)과 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1 기어부(210)와 상기 제2 기어부(310)가 치합되어 상기 주행휠(300)이 회전하는 경우, 상기 플랜지부(320)는 상기 제2 상면(202)가 이격된다.

이에 따라, 상기 플랜지부(320)는 일반적인 상황, 즉, 상기 제1 기어부(210)의 기어치와 상기 제2 기어부(310)의 기어치가 치합되어 상기 제2 기어부(310)가 회전하는 상황에서 상기 제1 기어부(210)와 상기 제2 기어부(310)의 치합에 영향을 미치지 않게 된다. 즉, 상기 플랜지부(320)가 상기 제2 상면(202)에 이격됨에 따라 상기 제1 기어부(210)와 상기 제2 기어부(310)의 치합에 의해 회전하는 도장유닛(130)의 주행을 정밀하게 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제2 기어부(310)가 상기 제1 기어부(210)를 향하여 하강하게 되는 경우, 상기 플랜지부(320)는 상기 제2 상면(202)에 안착됨에 따라 상기 제2 기어부(310)가 하강되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 플랜지부(320)는 상기 제1 기어부(210) 또는 상기 제2 기어부(310)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제1 상면(201)과 상기 제2 상면(202)이 단차진 높이(e)는 상기 플랜지부(320)의 반경에서 상기 제2 기어부(310)의 반경의 차이(g)보다 클 수 있다. 즉, 상기 제1 기어부(210)와 제2 기어부(310)가 치합되면서 상기 제1 플랜지부(320)는 상기 제2 상면(202)과 이격된 거리를 유지할 수 있다.

도 5는 도 3의 제1 기어부의 기어치와 제2 기어부의 기어치를 나타내는 확대도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 플랜지부(320)와 제2 상면(202)과 이격된 거리(d)는 상기 제1 기어부(210)의 기어치(212)의 끝단과 상기 제2 기어부(310)의 기어치(312)의 끝단이 이격된 거리(f)보다 작을 수 있다.

즉, 상기 제2 기어부(310)가 정상적으로 회전하지 않고 상기 제1 기어부(210)를 향하여 하강하여 플랜지부(320)가 대차레일(200)의 제2 상면(202)엔 안착하는 경우, 상기 플랜지부(320)와 제2 상면(202)과 이격된 거리(d)에서 상기 제1 기어부의 기어치(212)의 끝단과 상기 제2 기어부의 기어치(312)의 끝단이 이격된 거리(f)를 뺀 거리만큼 상기 제1 기어부(210)의 기어치(212)의 끝단과 상기 제2 기어부(310)의 기어치(312)의 끝단이 이격되어 상기 제1 기어부의 기어치(212)의 끝단과 상기 제2 기어부의 기어치(312)의 끝단의 접촉으로 파손이 방지될 수 있다. 이 때 이격된 거리 d와 f는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 기어부(310)가 정상적으로 회전할 때의 이격 거리이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

110: 터닝롤러 112: 베이스
114: 롤러 116: 타워레일
120: 회전량 측정유닛 130: 도장유닛
140: 모대차 150: 자대차
200: 대차레일 201: 제1 상면
202: 제2 상면 210: 제1 기어부
212: 제1 기어부의 기어치 300: 주행휠
310: 제2 기어부 312: 제2 기어부의 기어치
320: 플랜지부 350: 구동부
360: 회전축

Claims

타워의 길이방향을 따라 설치되며, 제1 상면에 제1 기어부가 형성되고, 상기 제1 상면과 단차진 제2 상면이 형성되는 대차레일; 및
외주면에 상기 제1 기어부에 치합되는 제2 기어부가 구비되며, 상기 제2 기어부에서 연장되어 상기 제2 기어부의 직경보다 큰 플랜지부가 구비되는 주행휠을 포함하는 도장유닛 이송 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 상면은 상기 제2 상면보다 높은 도장유닛 이송 장치.
제 1항에 있어서,
상기 플랜지부는 상기 플랜지부의 회전시 상기 제2 상면과 이격되는 도장유닛 이송 장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1 상면과 상기 제2 상면이 단차진 높이는 상기 플랜지부의 반경에서 상기 제2 기어부의 반경의 차이보다 큰 도장유닛 이송 장치.
제 3항에 있어서,
상기 플랜지부와 제2 상면과 이격된 거리는 상기 제1 기어부의 기어치의 끝단과 상기 제2 기어부의 기어치의 끝단이 이격된 거리보다 작은 도장유닛 이송 장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 의해 이송되는 도장유닛에 있어서,
상기 도장유닛은,
상기 타워의 외주면에 도료를 분사하는 분사로봇이 구비된 자대차; 및
상기 회전량 측정유닛에서 측정된 상기 타워의 회전에 관한 물리량을 전송받아, 상기 자대차의 이송 및 분사로봇을 제어하는 제어부가 구비되는 모대차를 포함하는 타워 외주면 도장 시스템.