KR20100059536A - 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템 - Google Patents

가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어로프 제어가 가능한 복수의 이동타워를 이용하여 이동플랫폼의 작업영역을 자유롭게 조절할 수 있는 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템에 관한 것으로, 매니퓰레이터가 설치되는 이동플랫폼과. 이동플랫폼의 가장자리 부분에 방사상으로 연결되는 복수의 와이어로프와, 와이어로프 각각을 권취 또는 권출하여 그 길이를 조절하는 복수의 윈치와, 윈치가 각각 하나 이상 설치되는 복수의 이동타워를 포함하되, 이동타워 각각에는, 이동 및 회전이 가능한 대차부와, 대차부의 상부에 기둥 형상으로 설치되는 타워부가 포함되고, 타워부에는 윈치가 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되어, 매니퓰레이터의 위치 및 경사도가 와이어로프에 의해 제어될 수 있게 함으로써, 하나의 이동플랫폼 시스템으로 하방향, 측방향 및 상방향에 대한 작업을 모두 수행할 수 있고, 입체적인 작업영역을 용이하게 변화시킬 수 있으며, 작업장의 바닥면 상태와는 무관하게 안정적인 작업을 수행할 수 있다.
선박, 도장, 와이어로프

Description

가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템{MOVABLE PLATFORM SYSTEM HAVING VARIABLE WORKING AREA}
본 발명은 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템에 관한 것으로, 와이어로프(wire rope) 제어가 가능한 복수의 이동타워를 이용하여 이동플랫폼의 작업영역을 자유롭게 조절할 수 있는 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템에 관한 것이다.
대형 선박은 일반적으로 선체의 일부분을 구성하는 블록(block) 단위로 제작된 후, 블록을 서로 조립하는 방식으로 건조되고 있다. 즉, 원자재 표면의 녹이나 이물질을 블라스팅(blasting) 등의 방법으로 제거한 후 부식 방지를 위한 도장을 한 다음, 원자재를 용접 등의 방법을 이용하여 블록으로 제조하고, 이 블록들을 서로 조립하여 선체를 완성한다.
도 1에는 선박의 블록이 지지대 위에 거치되는 모습이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 블록(101)은 복수의 지지대(105)에 의해 작업장 바닥면으로부터 다소 이격 된 상태로 지지된다. 블록(101)에 대한 용접, 도장 및 검사 등의 작업은 도시된 바와 같이 지지대(105)에 의해 지지된 상태로 행해지는데, 이는 블록(101)의 저면(101b)에도 도장 및 검사 등의 작업을 행할 수 있어야 하기 때문이다.
따라서, 지지대(105)는 작업자(도시되지 않음)가 블록(101) 아래로 통행할 수 있을 정도의 높이를 갖는 것이 일반적이다.
여기서, 지지대(105)는 직선형 보에 복수의 A형 받침대가 설치된 형식을 도시하였으나, 높이 조절이 가능한 기둥형 받침대(도시되지 않음) 등 다양한 형식의 받침대(도시되지 않음)가 사용될 수도 있다.
그리고, 도시된 블록(101)에는 경사면부(101g), 수평면부(101h), 수직면부(101v) 및 곡면부(101c) 등이 형성되어 있는데, 이는 선박(도시되지 않음)을 구성하는 다양한 형상을 갖는 블록들 중 하나의 예를 든 것임을 밝힌다.
한편, 선체가 완성된 후에는, 선체에 해양생물이 부착되는 것을 방지하거나, 극지방을 운항하면서 얼음과 충돌하여 선체 표면이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 선체에 방오도료(防汚塗料) 및 내빙도료(耐氷塗料)와 같은 특수도료를 이용한 마무리 도장작업이 행해지며, 블록(101)들 사이의 접합부에 대한 검사 등도 행해진다.
그런데, 블록(101)은 규모가 크고 형상이 복잡하므로, 블록(101)을 제조 및 검사하는 과정에 많은 인력 및 시간이 소요된다. 블록(101)의 상면에는 작업자(도시되지 않음)가 직접 올라가서 작업을 행할 수 있으나, 수직면부(101v)에 대한 작업을 위해서는 고소작업대(도시되지 않음) 등을 사용하여야 한다.
특히, 블록(101)의 저면(101b)을 도장 및 검사하기 위해서는 작업자(도시되지 않음)가 지지대(105)에 의해 지지된 블록(101)의 아래로 들어가서 블록(101)의 저면(101b)을 향하여 상방향 작업을 행해야 한다. 상방향 도장 및 검사작업은 피로도가 높기 때문에, 작업의 능률이 저하되고 작업자(도시되지 않음)의 경추 및 척추 등에 무리가 가해지거나 근골격계 질환이 유발되기도 한다.
따라서, 현재 용접, 도장 및 검사 등의 작업을 위한 각종 자동화 장비를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 그 결과, 블록(101) 측면의 수직면부(101v) 또는 저면(101b)에 도장 및 검사 등의 작업을 행하기 위한 다양한 장치가 개발되었는데, 그 일례가 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 것은 등록실용신안 제0139119호에 의한 상향 도료 분사 장치(1)이다. 상향 도료 분사 장치(1)는 우레탄 휠(17) 및 유압실린더(13)가 설치된 우레탄 휠(17')에 의해 작업장의 바닥면 상에서 평면이동이 가능하고, 상방향으로 스프레이 노즐(10)이 설치되어 도료를 분사한다.
따라서, 상향 도료 분사 장치(1)는 블록(도 1의 101 참조)을 지지하고 있는 복수의 지지대(105)들 사이의 공간을 평면이동 하면서 블록(도 1의 101 참조)의 저면에 도료를 분사한다.
그런데, 블록(도 1의 101 참조)이 놓여있는 작업장의 바닥면에는 요철부가 형성되어 있을 수 있고, 공구, 부품, 전원 및 가스 호스 등이 놓여있을 수 있다. 따라서, 상향 도료 분사 장치(1)가 이러한 물체들과 충돌하거나 우레탄 휠(17, 17')이 이러한 물체들을 넘어가게 되는 경우에는, 스프레이 노즐(10)에 진동이 전 달되어 도료의 분사량이 부분적으로 달라짐에 따라 도장 품질이 저하될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 블록(도 1의 101 참조)의 측면을 도장하기 위한 고소작업대 형식의 도장 장치 또한 상술한 바와 같이 작업장 바닥면의 상태에 따라 도장 품질이 저하될 수 있으며, 높은 곳을 작업하는 경우에는 무게 중심이 높아지므로 전도되면서 작업자에게 위험을 초래하거나 블록(도 1의 101 참조) 및 도장 장치 또한 손상될 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 블록의 규모와 상관없이 상면, 측면 및 저면에 대한 작업을 모두 수행할 수 있고, 작업장의 바닥면 상태와 무관하게 안정적인 작업을 수행할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 매니퓰레이터(manipulator)가 설치되는 이동플랫폼과. 이동플랫폼의 가장자리 부분에 방사상으로 연결되는 복수의 와이어로프와, 와이어로프 각각을 권취 또는 권출하여 그 길이를 조절하는 복수의 윈치와, 윈치가 각각 하나 이상 설치되는 복수의 이동타워를 포함하는 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템이 제공된다.
그리고, 복수의 이동타워 각각에는, 이동 및 회전이 가능한 대차부와, 대차부의 상부에 기둥 형상으로 설치되는 타워부가 포함되고, 타워부에는 윈치가 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 와이어로프의 방향을 조절할 수 있다.
또한, 매니퓰레이터의 단부에는 용접기, 블라스팅 장치, 도장 장치 및 비파괴검사 장치 중 어느 하나가 장착될 수 있다.
여기서, 이동타워의 수는 넷일 수 있고, 이때 복수의 이동타워 각각에는 윈치가 둘씩 설치될 수 있다.
한편, 타워부는 그 길이방향을 축으로 대차부에 대하여 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 윈치에는 와이어로프에 가해지는 장력을 측정하는 장력 측정센서가 더 포함될 수 있다. 대차부 및 타워부 중 어느 하나에는 하나 이상의 아우트리거가 설치 될 수 있다.
본 발명은 이동플랫폼에 설치된 매니퓰레이터의 위치 및 경사도가 와이어로프에 의해 제어될 수 있게 함으로써, 하나의 이동플랫폼 시스템으로 하방향, 측방향 및 상방향에 대한 작업을 모두 수행할 수 있고, 입체적인 작업영역을 용이하게 변화시킬 수 있으며, 작업장의 바닥면 상태와는 무관하게 안정적인 작업을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템의 이동플랫폼 부분이 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 이동플랫폼(110)에는 매니퓰레이터(111) 및 베이스부(115)가 포함된다.
베이스부(115)의 일면에는 매니퓰레이터(111)가 설치된다. 매니퓰레이터(111)의 일단부에는 도시되지 않은 용접기, 블라스팅 장치, 도료를 분사하는 도장 장치 및 비파괴검사 장치 등의 작업 공구가 장착되어 다양한 작업을 수행할 수 있다.
여기서, 매니퓰레이터(111)는 베이스부(115)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 매니퓰레이터(111) 및 베이스부(115) 사이의 탈착 가능한 결합으로는, 매니퓰레이터(111)의 하단부 양측에 직선형의 리브(rib, 도시되지 않음)를 형성하고, 베이스부(115)에는 리브(도시되지 않음)를 고정시키는 한 쌍의 가이드레일(도시되지 않음)을 형성하며, 작업 중에는 서로 상대적으로 움직이지 않도록 고정핀(도시되지 않음)을 설치하는 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
베이스부(115)의 가장자리, 즉 이동플랫폼(110)의 가장자리에는 와이어로프 연결부(117, 118)가 설치되는데, 일부의 와이어로프 연결부(117)는 베이스부(115)의 하부 가장자리에 설치되고, 나머지의 와이어로프 연결부(118)는 베이스부(115)의 상부 가장자리에 설치된다.
와이어로프 연결부(117, 118)는 베이스부(115)에 대하여 방사상의 위치로 설치되며, 각각에는 와이어로프(120)가 하나씩 결합된다. 이때, 와이어로프(120)는 와이어로프 연결부(117, 118)에 대하여 자유롭게 유동 및 회전 가능하게 연결되는데, 와이어로프(120)의 자유로운 유동 및 회전 가능한 연결은 와이어로프(120)를 이용하는 분야에서 잘 알려진 사항이므로 그 자체에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 와이어로프(120) 및 와이어로프 연결부(117, 118)는 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 와이어로프(120) 및 와이어로프 연결부(117, 118) 사이의 탈착 가능한 결합으로는, 아이볼트(eyebolt) 및 샤클(shackle)을 이용하는 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
후술하겠지만, 이동플랫폼(110)은 와이어로프(120)에 의해 공중에서 위치 및 경사도가 제어된다. 따라서, 와이어로프(120)가 작업 중에 파단 되면 이동플랫폼(110)이 작업자(도시되지 않음) 또는 블록(도 1의 101 참조) 위로 낙하하는 사고가 발생될 수 있으므로, 와이어로프(120)의 안전율(安全率)을 높게 설정한다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템의 이동타워 부분이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 이동타워(130)에는 대차부(131), 타워부(135) 및 윈치(139)가 포함된다.
대차부(131)는 운반체로서, 복수의 바퀴(132)에 의하여 이동 및 회전이 가능하다. 또한, 도시된 바와 같이 바퀴 구동부(133)에 의해 바퀴(132)가 구동 및 조향 되도록 하는 자율이동방식의 대차부(131)가 사용될 수 있다.
대차부(131)의 상부에는 타워부(135)가 설치되는데, 타워부(135)는 수직방향으로 긴 기둥 형상을 갖는다.
타워부(135)의 일측에는 슬릿(137)이 길이 방향을 따라 형성되고, 슬릿(137)에는 윈치(139)가 슬릿(137)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 윈치(139)는 와이어로프(120)를 권취 또는 권출하는 장치로, 윈치(139)에 대해서는 잘 알려져 있으므로 윈치(139) 자체에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템의 이동타워(130)에는 두 슬릿(137a, 137b)에 각각 하나씩의 윈치(139a, 139b)가 설치된다. 이 두 개의 윈치(139a, 139b)는 각각 별도로 슬릿(137a, 137b)을 따라 타워부(135)의 길이방향으로 이동된다. 또한, 와이어로프(121, 122)는 이 두 개의 윈치(139a, 139b)에 의해 각각 별도로 권취 또는 권출된다.
한편, 타워부(135)에는 윈치(139)가 슬릿(137)을 따라 이동 가능하게 하는 장치(도시되지 않음)가 내장된다.
도시되지는 않았으나 이러한 장치의 일 예로는, 타워부(135)의 상하단부에 각각 스프로킷(sprocket)을 설치하고, 두 스프로킷 사이를 체인으로 연결한 다음, 체인의 일부분 및 윈치(139)를 슬릿(137)을 통하여 연결하고 스프로킷을 회전시키면 윈치(139)가 스프로킷의 회전 방향에 따라 타워부(135)의 상방향 또는 하방향으로 이동된다.
도시되지는 않았으나 이러한 장치(도시되지 않음)의 다른 예로는, 타워 부(135)의 길이방향을 따라 나사축 및 너트부로 구성되는 볼스크류(ball screw)를 설치하고, 너트부를 슬릿(137)을 통하여 윈치(139)에 연결하면, 윈치(139)가 나사축의 회전 방향에 따라 타워부(135)의 상방향 또는 하방향으로 이동된다.
이러한 장치(도시되지 않음)의 또 다른 예로는, 타워부(135)의 길이방향을 따라 직선형의 랙 기어(rack gear, 도시되지 않음)를 설치하고, 윈치(139)에 피니언(pinion)을 설치한 다음, 이 피니언을 슬릿(137)을 통하여 랙 기어에 치합시키면, 피니언의 회전 방향에 따라 윈치(139)가 타워부(135)의 상방향 또는 하방향으로 이동된다.
이 외에도 윈치(139)가 슬릿(137)을 따라 이동 가능하게 하는 다양한 직선운동 장치(도시되지 않음)가 적용될 수 있다. 다만, 윈치(139)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있어야 하고, 일단 윈치(139)의 이동이 정지된 후에는 와이어로프(120)에 가해지는 장력에 의해 윈치(139)가 타워부(135)의 상하방향으로 흔들리지 않아야 하므로, 이러한 조건에 부합되는 직선운동 장치(도시되지 않음)를 사용한다.
그리고, 윈치(139)가 와이어로프(120)에 가해지는 장력에 의해 타워부(135)의 길이방향 이외의 방향으로 흔들리는 것을 방지하기 위하여, 윈치(139) 및 타워부(135) 사이를 LM가이드(linear motion guide, 도시되지 않음)와 같이 직선운동만 가능하게 하는 장치로 연결할 수 있다.
타워부(135)의 수평방향 단면은 사각형, 삼각형, 반원형 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 그런데, 타워부(135)에는 와이어로프(120)에 가해지는 장력에 의한 굽힘 모멘트가 작용될 수 있는데, 와이어로프(120)에 가해지는 장력이 강할 수록, 또한 윈치(139)가 타워부(135)의 상단부에 가까이 있을수록 굽힘 모멘트가 강하게 작용될 수 있다. 따라서, 타워부(135)의 수평방향 단면은 타워부(135)가 굽힘 모멘트에 잘 견딜 수 있는 형상으로 제작한다.
또한, 타워부(135)가 와이어로프(120)에 의해 가해지는 장력에 의해 대차부(131) 및 작업장의 바닥면에 대하여 흔들리지 않아야 하므로, 대차부(131) 또는 타워부(135)에는 절첩 가능한 아우트리거(도시되지 않음)를 추가로 설치하여, 필요한 경우 아우트리거(도시되지 않음)를 펼쳐서 대차부(131) 또는 타워부(135)가 작업장의 바닥면에 의해 직접 지지되도록 하는 것도 가능하다.
한편, 타워부(135)는 대차부(131)에 대하여 타워부(135)의 길이방향을 축으로 회전 가능하게 설치될 수도 있다. 타워부(135)가 대차부(131)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 경우에는, 와이어로프(120)의 방향에 따라 이동타워(130) 전체를 회전시키지 않고 타워부(135)만 회전시키면 된다. 따라서, 상술한 아우트리거(도시되지 않음)를 대차부(131)에 설치한 경우에는 이동타워(130)의 방향 변경이 신속해 지는 장점이 있다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 윈치(139)에는 와이어로프(120)가 권취 되어 있는 드럼이 포함되는데, 와이어로프(120)에 가해지는 장력의 방향으로 타워부(135)가 대차부(131)에 대하여 회전되면, 와이어로프(120)를 권취 할 경우 와이어로프(120)가 정렬된 상태로 권취 되기 용이하다는 장점도 있다.
도 5 내지 도 9에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템의 다양한 활용예가 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템을 이용하여 블록의 상면에 대한 작업을 행하는 장면이 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 이동플랫폼(110)이 블록(101)의 상부에 위치한다. 즉, 이동플랫폼(110)은 복수의 이동타워(130)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)로부터 권출 된 복수의 와이어로프(120)에 의해 블록(101)의 상부에 지지된다. 이때, 복수의 이동타워(130)는 이동플랫폼(110)을 중심으로 방사상으로 배치된다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)에서는 네 개의 이동타워(130)를 사용하였으나, 필요에 따라 이동타워(130)의 수를 가감할 수 있다.
여기서, 이동플랫폼(110)에 설치된 매니퓰레이터(111)의 단부는 블록(101)의 상면을 향하고 있다. 앞에서 언급했던 바와 같이, 매니퓰레이터(111)에는 도시되지 않은 용접기, 블라스팅 장치, 도료를 분사하는 도장 장치 및 비파괴검사 장치 등이 장착되므로, 블록(101)의 상면에 대한 다양한 작업을 수행할 수 있다.
이때, 용접, 블라스팅, 도장 및 검사 등의 각종 작업이 수행되는 데에는 작업을 행하는 장치 및 작업 대상물 사이에 필요한 거리가 서로 다르다. 따라서, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)이 행하게 되는 작업의 종류에 따라 매니퓰레이터(111) 및 블록(101)의 상면 사이의 거리가 서로 달라진다.
이러한 거리의 차이는 블록(101)의 상부에 위치하는 이동플랫폼(110)의 높이를 제어함으로써 조절할 수 있다. 즉, 복수의 이동타워(130)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)를 타워부(도 4의 135 참조)의 상방향으로 이동시킬수록 이동플랫폼(110) 의 높이는 높아지고, 하방향으로 이동시킬수록 이동플랫폼(110)의 높이는 낮아진다.
한편, 이동플랫폼(110)의 수평방향 위치는 이동플랫폼(110) 및 복수의 이동타워(130) 사이의 복수의 와이어로프(120)의 각각의 길이를 조절함으로써 제어할 수 있다. 와이어로프(120)의 길이는 복수의 이동타워(130)에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139 참조)로 와이어로프(120)를 권취 또는 권출하게 함으로써 조절한다. 이동플랫폼(110)의 수평방향 위치에 대한 제어는 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
미설명 부호는 블록(101) 상면에 형성된 경사면(101g) 및 수평면(101h)이다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템을 이용하여 블록의 상면에 대한 작업을 행하는 장면을 상방향에서 본 평면도가 도시되어 있다. 도 5를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 블록(101)의 상부에 위치한 이동플랫폼(110)이 작업경로(141)를 따라 이동하며 작업을 수행하고 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)을 이용하여 블록의 상면에 대한 작업을 행하는 경우에는 블록(101)의 상면 전체가 작업영역이 된다.
따라서, 도 5를 참조하여 설명했던 바와 같이 복수의 이동타워(130a 내지 130d)를 블록(101)의 주변에 방사상으로 위치시킨 후, 와이어로프(120a 내지 120d)의 길이를 조절하여 이동플랫폼(110)을 블록(101)의 상면 중 작업을 행할 부분인 수평면(101h)에 평행하게 이동시키며 작업을 행하게 된다.
여기서, 복수의 이동타워(130)의 위치는 이동플랫폼(110)이 이동될 수 있는 범위, 즉 작업영역을 결정하게 된다. 작업영역은 복수의 이동타워(130)를 각 꼭지점으로 하는 가상의 다각형의 범위 이내로 정의되므로, 이동타워(130)의 전체적인 수 및 위치에 따라 작업영역이 다양하게 변경될 수 있다.
단, 복수의 이동타워(130)에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139)가 최대로 권출 할 수 있는 와이어로프(120)의 길이에 의해 작업영역이 제한될 수 있으므로, 필요한 와이어로프(120)의 최대 길이를 고려하여 이동타워(130)를 작업영역 주변에 배치한다.
그리고, 전술했던 바와 같이, 이동플랫폼(110)은 복수의 와이어로프(120)에 의해 공중에서 지지된다. 즉, 복수의 와이어로프(120)에 의해 이동플랫폼(110)에 가해지는 힘이 평형을 이루며 이동플랫폼(110)을 공중에 위치될 수 있게 한다. 따라서, 이동플랫폼(110)이 작업영역 내의 어느 위치에 있더라도 안정적으로 복수의 와이어로프(120)에 의해 지지될 수 있도록 하기 위해서는, 복수의 와이어로프(120)에 의해 이동플랫폼(110)에 가해지는 힘이 특정 방향의 와이어로프(도시되지 않음)에 편중되지 않도록 복수의 이동타워(130)가 작업영역의 중심부로부터 최대한 방사상으로 위치될 수 있도록 해야 한다.
한편, 블록(101)의 일측의 이동타워(130a, 130b)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120a, 120b)를 권취하고, 타측의 이동타워(130c, 130d)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120c, 120d)를 권출하면, 이동플랫폼(110) 이 블록(101)의 일측방향으로 이동된다.
그리고, 블록(101)의 일측의 이동타워(130a, 130b)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120a, 120b)를 권출하고, 타측의 이동타워(130c, 130d)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120c, 120d)를 권취하면, 이동플랫폼(110)이 블록(101)의 타측방향으로 이동된다.
또한, 블록(101)의 다른 일측의 이동타워(130a, 130d)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120a, 120d)를 권취하고, 다른 타측의 이동타워(130b, 130c)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120b, 120c)를 권출하면, 이동플랫폼(110)이 블록(101)의 다른 일측방향으로 이동된다.
그리고, 블록(101)의 다른 일측의 이동타워(130a, 130d)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)는 와이어로프(120a, 120d)를 권출하고, 다른 타측의 이동타워(130b, 130c)에 설치된 윈치(도 4의 139) 참조)는 와이어로프(120b, 120c)를 권취하면, 이동플랫폼(110)이 블록(101)의 다른 타측방향으로 이동된다.
즉, 복수의 이동타워(130a 내지 130d)에 각각 설치된 복수의 윈치(도 4의 139 참조)를 이용하여 와이어로프(120a 내지 120d)의 길이를 각각 조절함으로써 이동플랫폼(110)을 작업영역 내의 모든 위치로 이동시킬 수 있다.
그러므로, 도 6에서 블록(101)의 일부분에 일점쇄선 화살표로 표시된 작업경로(141)는 이동플랫폼(110)이 작업을 행하며 이동하는 경로의 하나의 예를 나타낸 것으로, 블록(101)의 형상이나 수행할 작업의 내용에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 블록(도 5의 101 참조)의 상면 일부분에는 경사면부(101g)가 형성되어 있다. 이 경사면부(101g)에 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)을 이용하여 작업을 수행할 경우에는 이동플랫폼(110)이 경사면부(101g)와 평행하게 이동될 수 있도록 하여 작업의 효율 및 결과를 향상시킬 수 있다.
이동플랫폼(110)이 경사면부(101g)와 평행하게 이동될 수 있도록 하기 위해서는, 상술한 바와 같이 복수의 와이어로프(120a 내지 120d)의 길이를 조절하여 이동플랫폼(110)을 작업영역 내에서 수평으로 이동시키는 것 외에, 매니퓰레이터(도 3의 111 참조)가 경사면부(101g)의 작업에 적합할 수 있도록 이동플랫폼(110)의 경사도(傾斜度) 또한 조절되어야 한다.
이동플랫폼(110)의 경사도를 조절하기 위해서는 복수의 와이어로프(120a 내지 120d) 중 일부분에 이동플랫폼(110)의 일측을 상방향으로 들어올리는 힘이 가해져야 한다.
즉, 경사면부(101g)의 높은 쪽에 위치하는 이동타워(130a, 130d)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)를 타워부(도 4의 135 참조)의 상방향으로 이동시켜서, 경사면부(101g)의 낮은 쪽에 위치하는 이동타워(130b, 130c)에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)의 높이보다 더 높게 하면, 와이어로프(120a, 120d)에 의해 이동플랫폼(110)의 일측에 상방향으로 들어올리는 힘이 작용된다.
따라서, 이동플랫폼(110)의 일측이 상방향으로 들어올려져서, 이동플랫폼(110)은 경사면부(101g)의 경사방향으로 경사지게 되는데, 이때 전체 이동타워(130a 내지 130d)에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139) 각각의 작업장 바닥면으로 부터의 높이 및 전체 와이어로프(120a 내지 120d) 각각의 길이를 조절하여 이동플랫폼(110)이 경사면부(101g)와 같은 경사도를 갖는 가상의 평면을 따라 이동하게 할 수 있다. 즉, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)의 작업영역을 경사면으로 형성할 수 있다.
한편, 전체 이동타워(130a 내지 130d)에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139) 각각의 작업장 바닥면으로부터의 높이 및 전체 와이어로프(120a 내지 120d) 각각의 길이를 조절하면, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)을 이용하여 블록(101)의 수직면부(도 1의 101v 참조)에 대한 작업도 수행할 수 있다. 이에 관하여는 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템을 이용하여 블록의 수직면부에 대한 작업을 행하는 장면을 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)의 이동플랫폼(110)은, 복수의 이동타워(130) 각각에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139 참조)의 작업장 바닥면으로부터의 높이 및 복수의 윈치(도 4의 139 참조)에 의해 조절되는 복수의 와이어로프(120) 각각의 길이에 의해 그 경사도가 조절될 수 있다.
이때, 복수의 이동타워(130)의 위치를 변경시키면 이동플랫폼(110)의 경사도를 수직에 가깝게 변경시킬 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)은 블록(도 1의 101 참조)의 수직면부(도 1의 101v 참조)에 대해서도 작업을 행할 수 있다. 즉, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)의 작업영역을 수직면으로 형성할 수 있다.
가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)의 작업영역이 수직면일 경우에는, 작업영역의 수평방향 성분은 직선이므로, 복수의 이동타워(130) 또한 직선형으로 배치시킨다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)의 경우, 도시된 바와 같이 이동플랫폼(110)의 양측으로 이동타워(130)를 일렬에 가깝게 배치시키되, 특정 이동타워가 다른 이동타워의 와이어로프와 간섭되지 않도록 배치시킨다.
예를 들어, 이동플랫폼(110)의 일측에 배치된 이동타워(130c, 130d) 중 이동플랫폼(110)으로부터 상대적으로 멀리 배치된 이동타워(130d)의 와이어로프(120d)에 상대적으로 가까이 배치된 이동타워(130c)가 접촉되지 않도록 이동타워(130c, 130d)를 배치하되, 두 이동타워(130c, 130d)를 최대한 가까이 배치시킨다. 마찬가지로, 이동플랫폼(110)의 타측에 배치된 두 이동타워(130a, 130b)도 최대한 가까이 배치시킨다.
그 다음으로, 복수의 와이어로프(120)가 서로 꼬이지 않도록 하되, 이동플랫폼(110)에 복수의 와이어로프(120)가 연결된 위치를 고려하여 복수의 이동타워(130) 각각에 설치된 윈치(도 4의 139 참조)의 작업장 바닥면으로부터의 높이를 조절한다.
예를 들어, 이동플랫폼(110)이 특정방향으로 경사질 경우, 이동플랫폼(110) 의 상대적으로 높아지는 부분에 연결된 와이어로프(120a, 120d)의 길이를 조절하는 윈치(도시되지 않음)가 설치된 이동타워(130a, 130d)는 윈치(도시되지 않음)를 이동타워(130a, 130d) 각각의 상부측으로 이동시키고, 그 반대 경우의 윈치(도시되지 않음)가 설치된 이동타워(130b, 130c)는 윈치(도시되지 않음)를 이동타워(130b, 130c) 각각의 하부측으로 이동시킨다.
이후, 전체 와이어로프(120a 내지 120d)에 연결된 각각의 윈치(도시되지 않음)로 와이어로프(120a 내지 120d) 각각을 권취 또는 권출하여, 와이어로프(120a 내지 120d) 각각에 작용되는 장력에 의해 이동플랫폼(110)이 받는 힘의 합력을 조절하여 이동플랫폼(110)의 경사도가 수직에 근접하게 한다.
이동플랫폼(110)의 경사도를 수직에 근접하게 조절한 후에는, 복수의 와이어로프(120a 내지 120d) 각각의 길이 및 복수의 이동타워(130a 내지 130d)에 설치된 복수의 윈치(도시되지 않음)의 높이를 각각 조절하여 이동플랫폼(110)을 가상의 수직면 형상의 작업영역 내에서 이동시킬 수 있다. 이때, 이동플랫폼(110)이 작업영역 내에서 이동되더라도 이동플랫폼(110)의 경사도가 일정하게 유지되어야 한다.
한편, 블록(도 1의 101 참조)의 곡면부(도 1의 101c 참조) 또한 복수의 이동타워(130a 내지 130d)의 위치, 복수의 와이어로프(120a 내지 120d) 각각의 길이 및 복수의 이동타워(130a 내지 130d)에 설치된 복수의 윈치(도시되지 않음)의 높이를 조합하여 조절함으로써, 이동플랫폼(110)의 작업영역을 곡면부(도 1의 101c 참조)의 작업에 적합한 곡면으로 형성하는 것도 가능하다.
참고로, 이동플랫폼(110)에는 매니퓰레이터(111)의 하중에 상응하는 평형 추(balance weight, 도시되지 않음)를 설치하고, 이동플랫폼(110)의 무게 중심이 복수의 이동플랫폼(110)의 회전중심에 최대한 근접할 수 있도록 하면, 이동플랫폼(110)의 경사도의 변경 및 유지가 용이해진다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템을 이용하여 상방향 작업을 수행하는 장면이 도시되어 있고, 도 9에는 도 8에 도시된 상방향 작업을 블록의 저면에 적용한 예가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 복수의 이동타워(130)가 방사상으로 배치되고, 복수의 이동타워(130)에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139 참조)에 의해 길이가 조절되는 복수의 와이어로프(120)에 의해 이동플랫폼(110)의 위치가 제어된다.
이때, 매니퓰레이터(111)는 작업장의 바닥면에 대하여 상방향을 향하고 있고, 이동플랫폼(110)은 수평방향의 작업영역 내에서 이동되므로, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)은 블록(도 1의 101 참조)의 저면(도 1의 101b 참조)과 같은 상방향 작업을 요하는 상황에 적용할 수 있다. 그 일 예가 도 9에 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 복수의 지지대(105)에 의해 작업장의 바닥면에 대하여 다소 상방향으로 이격 되어 지지되는 블록(101)의 아래에서 이동플랫폼(110)이 작업을 수행하고 있다.
이동플랫폼(110)은 상술한 바와 같이 복수의 이동타워(130)의 배치에 따라 설정되는 작업영역 내에서, 복수의 이동타워(130) 각각에 설치된 복수의 윈치(도 4의 139 참조)에 의해 길이가 조절되는 복수의 와이어로프(120)에 의해 작업경 로(143)를 따라 블록(101)의 저면(도 1의 101b 참조)에 대한 작업을 수행한다.
이때, 블록(101)을 지지하고 있는 복수의 지지대(105)와 복수의 와이어로프(120)가 서로 접촉되면 이동플랫폼(110)의 제어가 불가능해지고 작업의 품질이 저하될 수 있으므로, 복수의 지지대(105)와 복수의 와이어로프(120)가 서로 간섭되지 않는 범위 내에서 작업경로(143)를 설정한다. 참고로, 작업경로(143) 이외의 부분에 대한 작업은 블록(101)을 다른 블록(도시되지 않음)과 조립하여 선박(도시되지 않음)의 건조를 완성하기 전까지의 다른 공정에서 보충적으로 수행될 수 있다.
다시 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템에 대한 부가적인 사항을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템(100)은 이동타워(120)의 위치, 윈치(도 4의 139 참조)의 높이 및 와이어로프(120)의 길이를 조합하여 조절함으로써 작업영역을 입체적 및 가변적으로 설정할 수 있다.
특히, 필요에 따라 이동타워(130)에 설치된 타워부(도 4의 135 참조)의 높이를 증가시키고 윈치(도 4의 139 참조)가 권출 할 수 있는 와이어로프(120)의 최대 길이를 연장시키면 작업영역의 규모 또한 증가된다. 따라서, 선박(도시되지 않음)의 블록 조립체(도시되지 않음)와 같은 대규모의 피작업물(도시되지 않음)에 대한 작업 또한 그 형상 및 규모에 구애 받지 않고 수행할 수 있다.
또한, 이동타워(130)를 이동시켜 작업영역을 설정한 후에는 이동타워(130)를 거의 이동시키지 않은 상태로 이동플랫폼(110)을 이동시키게 되므로, 작업장의 바닥면의 상태가 다소 불량하더라도 작업 품질에 지장을 받지 않을 수 있다.
한편, 윈치(139)에는 와이어로프(120)에 의해 가해지는 장력을 측정하는 장력 측정센서(도시되지 않음)를 설치하고, 매니퓰레이터(111)에 장착될 수 있는 다양한 장치의 하중을 포함한 이동플랫폼(110)의 하중 및 이동플랫폼(110)의 위치에 따라 와이어로프(120)에 가해지는 장력을 측정하여 데이터베이스화 함으로써, 이동플랫폼(110)의 공간적 위치를 파악할 수 있다.
또는, 윈치(139)에 와이어로프(120)가 권출 된 길이를 측정하는 장치(도시되지 않음)를 설치하고, 이동타워(130)에는 윈치(139)의 작업장 바닥면으로부터의 높이를 측정하는 장치(도시되지 않음)를 설치하여, 길이를 측정하는 장치 및 높이를 측정하는 장치로부터 수신되는 정보를 취합하여 이동타워(130)의 공간적 위치를 파악하는 방법도 사용될 수 있다.
그런데, 와이어로프(120)는 기온 및 와이어로프(120)에 가해지는 장력에 따라 그 길이에 변화가 발생될 수 있으므로, 계절적 차이와 같은 기후조건 및 장력에 의한 와이어로프(120)의 신장률 등의 성질을 파악하여 그 오차를 보정할 수 있어야 한다. 또한, 와이어로프(120)에 가해지는 장력이 과다한 경우에는 작업자가 이를 파악할 수 있도록 하여 와이어로프(120)의 파단에 의한 사고를 방지한다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
도 1은 블록의 예를 도시한 사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 상향 도료 분사 장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 이동플랫폼의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 이동타워의 사시도.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예의 다양한 용례.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 : 블록 105 : 지지대
110 : 이동플랫폼 111 : 매니퓰레이터
120 : 와이어로프 130 : 이동타워
131 : 대차부 135 : 타워부
137 : 슬릿 139 : 윈치

Claims (8)

  1. 매니퓰레이터가 설치되는 이동플랫폼;
    상기 이동플랫폼의 가장자리 부분에 방사상으로 연결되는 복수의 와이어로프;
    상기 와이어로프 각각을 권취 또는 권출하여 그 길이를 조절하는 복수의 윈치; 및
    상기 윈치가 각각 하나 이상 설치되는 복수의 이동타워를 포함하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이동타워 각각은,
    이동 및 회전이 가능한 대차부; 및
    상기 대차부의 상부에 기둥 형상으로 설치되는 타워부를 포함하고, 상기 타워부에는 상기 윈치가 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 상기 와이어로프의 방향을 조절하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터의 단부에 장착되는 용접기, 블라스팅 장치, 도장 장치 및 비파괴검사 장치 중 어느 하나를 더 포함하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동타워의 수가 넷인 것을 특징으로 하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 이동타워 각각에는 상기 윈치가 둘씩 설치되는 것을 특징으로 하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 타워부는 그 길이방향을 축으로 상기 대차부에 대하여 회전 가능한 것을 특징으로 하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 윈치에 설치되어 상기 와이어로프에 가해지는 장력을 측정하는 장력 측정센서를 더 포함하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 대차부 및 상기 타워부 중 어느 하나에 설치되는 하나 이상의 아우트리거를 더 포함하는, 가변 작업영역을 갖는 이동플랫폼 시스템.
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