KR20110026203A - 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치 - Google Patents

풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치 Download PDF

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KR20110026203A
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박현용
박정훈
이정훈
박종포
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두산중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 너셀 내부에서 중량물을 이송시키기 위한 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치에 관한 것으로서, 너셀 프레임을 따라 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동 가능하게 설치된 제 1 이송대차; 상기 제 1 이송 대차에 상기 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 교차하는 방향으로 이동 가능하게 설치된 제 2 이송대차; 및 상기 중량물을 승강시킬 수 있도록 상기 제 2 이송대차에 설치된 승강 유닛을 포함한다.
풍력, 발전, 너셀, 길이 방향, 폭 방향, 이송대차

Description

풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치{TRANSFER APPARATUS FOR CRANE OF WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로서, 특히 풍력 발전기의 너셀 내부에서 부품과 같은 중량물을 이송하기 위한 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전방법으로는 수력발전, 화력발전, 원자력발전으로 크게 분류된다. 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요로 하다. 더욱이, 수력발전은 큰 강이나 호수 등을 막아 댐을 건설하여야 하기 때문에 일부 지역에서만 가능한 지역적인 한계가 있다. 한편, 화력발전은 대규모의 발전설비를 가동하기 위해 엄청난 양의 석탄이나 석유와 같은 연료를 필요로 하고, 최근 신흥국가들의 급격한 경제성장으로 인한 기하급수적인 연료 소비로 인하여 석유나 석탄 등이 머지않아 고갈되는 현실에 당면해 있는 문제점이 있다. 또한, 원자력발전은 인체에 매우 치명적인 방사선폐기물이 다량으로 배출되는 문제점이 있다.
이러한 문제점으로 인해, 최근에는, 태양광을 이용하는 태양광 발전과, 해수면의 승강운동을 이용한 조력발전과, 바람의 힘을 회전력으로 전환하여 전기를 발 생시키는 풍력발전 등이 주목을 받고 있다.
특히, 풍력발전은 가장 경제성이 높은 무공해 에너지원으로써, 장소에 구애없이 설치될 수 있고 환경에 미치는 영향이 없는 점 등의 장점에 의해 차세대 에너지원으로 더욱 주목을 받고 있다.
통상, 풍력 발전기는 바람의 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이를 다시 전기 에너지로 변환하여 전력을 얻는 것으로서, 지지 기둥과, 상기 지지 기둥의 상단에 마련된 너셀(nacelle)과, 상기 너셀의 전단에 마련되며 회전 브레이드(blade)가 장착된 회전자 헤드와, 상기 회전자 헤드에 연결되어 회전자 헤드와 함께 회전하는 주축과, 상기 주축의 회전을 증속하여 출력하는 증속기와, 상기 증속기의 출력에 의해 구동되는 발전기 및 각 부품들을 제어하기 위한 제어장치 등을 포함한다.
여기서, 상기 주축과, 상기 증속기와, 상기 발전기 및 제어장치 등 다수의 부품이 너셀의 내부에 마련된다. 이러한 이유로, 소모성 부품의 교환이나 고장에 의한 부품 교환시 너셀에 마련된 이송대차를 이용하여 부품을 너셀 내부에서 이송해야 한다. 그러나 일반적인 이송대차는 너셀 내부에 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 마련된 너셀 프레임을 따라 이동하도록 구성되기 때문에 부품의 이송방향은 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)에 한정된다. 따라서, 중량이 큰 부품을 교환 위치까지 이송하지 못할 수 있을 뿐만 아니라 교환 위치까지 이송할 수 있다 하더라도 많은 시간과 공수가 소모된다. 최근에는 크레인 등을 이용하여 너셀 내부의 부품을 이송하고 있으나, 이러한 경우 너셀의 루프를 개방하여야 하기 때문에 더욱 많은 공수가 필요하게 된다.
이러한 이유로 너셀의 내부에서 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향) 뿐만 아니라 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로도 부품을 이송할 수 있는 이송장치에 대한 필요성이 높아지고 있다. 특히, 부품들을 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향) 및 폭 방향으로 이송할 수 있으면서도 너셀의 하면에 마련된 도어를 통해 외부의 부품들을 너셀의 내부로 이송하거나 너셀 내부의 부품을 외부로 이송을 할 수 있는 이송장치의 필요성이 부각되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 폭 방향으로 부품과 같은 중량물을 이송할 수 있는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 중량물의 하중이 크더라도 인력에 의해 중량물을 용이하게 이송할 수 있는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치를 제공하는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송대차는 너셀 내부에서 중량물을 이송시키기 위한 것으로서, 너셀 프레임을 따라 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동 가능하게 설치된 제 1 이송대차; 상기 제 1 이송 대차에 상기 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 교차하는 방향으로 이동 가능하게 설치된 제 2 이송대차; 및 상기 중량물을 승강시킬 수 있도록 상기 제 2 이송대차에 설치된 승강 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이송장치는 상기 제 1 이송대차를 이동시키기 위한 제 1 이동유닛; 및 상기 제 2 이송대차를 이동시키기 위한 제 2 이동유닛을 포함한다.
상기 제 1 이동유닛은 상기 너셀 프레임에 길이 방향으로 상호 이격되게 설치된 제 1-1 및 제 1-2 와이어 롤러; 상기 제 1-1 와이어 롤러의 외주면을 감싸도 록 설치되며, 일단이 상기 제 1 이송대차의 일측에 설치된 제 1-1 와이어; 상기 제 1-2 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 1 이송대차의 타측에 설치된 제 1-2 와이어; 상기 제 1 이송 대차에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어 각각의 타단이 설치된 제 1 와이어 드럼부재; 및 상기 제 1 와이어 드럼부재에 회전력을 전달하기 위한 제 1 회전력 전달유닛을 포함하며, 상기 제 1 와이어 드럼부재가 일방향으로 회전시 상기 제 1-1 와이어는 풀리고 상기 제 1-2 와이어는 권선되며, 상기 제 1 와이어 드럼부재가 타방향으로 회전시 상기 제 1-1 와이어는 권선되고 상기 제 1-2 와이어는 풀리는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 회전력 전달유닛은 일측에 입력축이 마련되고, 타측에 상기 입력축을 통해 입력된 회전력을 감속하여 출력하며 상기 제 1 와이어 드럼부재와 회전력 전달가능하게 연결된 출력축이 마련된 제 1 감속기; 및 작업자의 인력에 의해 상기 입력축을 회전시킬 수 있도록 상기 입력축에 동력전달가능하게 연결된 제 1 체인을 포함한다.
한편, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어에는 장력을 조절하기 위한 장력조절부재가 설치될 수 있다.
상기 제 2 이동유닛은 상기 제 1 이송대차에 상기 너셀 프레임의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상호 이격되게 설치된 제 2-1 및 제 2-2 와이어 롤러; 상기 제 2-1 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 2 이송대차의 일측에 설치된 제 2-1 와이어; 상기 제 2-2 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 2 이송대차의 타측에 설치된 제 2-2 와이어; 상기 제 2 이송 대차에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어 각각의 타단이 설치된 제 2 와이어 드럼부재; 및 상기 제 2 와이어 드럼부재에 회전력을 전달하기 위한 제 2 회전력 전달유닛을 포함하며, 상기 제 2 와이어 드럼부재가 일방향으로 회전시 상기 제 2-1 와이어는 풀리고 상기 제 2-2 와이어는 권선되며, 상기 제 2 와이어 드럼부재가 타방향으로 회전시 상기 제 2-1 와이어는 권선되고 상기 제 2-2 와이어는 풀리는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 회전력 전달유닛은 일측에 입력축이 마련되고, 타측에 상기 입력축을 통해 입력된 회전력을 감속하여 출력하며 상기 제 2 와이어 드럼부재와 회전력 전달가능하게 연결된 출력축이 마련된 제 2 감속기; 및 상기 입력축을 회전시킬 수 있도록 상기 입력축에 회전력 전달가능하게 연결된 제 2 체인을 포함한다.
상기 승강 유닛은 상기 제 2 이송대차에 회전 가능하게 설치된 회전 드럼; 및 끝단에 상기 중량물이 선택적으로 장착되는 갈고리가 마련되며, 상기 회전 드럼의 회전 방향에 따라 상기 회전 드럼에 감기거나 풀려 상기 갈고리가 승강 운동하는 승강 와이어를 포함한다.
전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 너셀의 길이방향으로 이동가능한 제 1 이송대차에 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 교차하는 방향으로 이동 가능하게 제 2 이송대차를 설치하고, 상기 제 2 이송대차 상에 중량물을 승강시키는 승강 유닛을 설치함으로써, 중량물을 너셀의 3축 방향으로 이동시킬 수 있게 되고, 이에 의해 중량물의 정확한 위치에 이송시킬 수 있게 된다. 따라서, 중량물의 교환 및 수리가 용이해진다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 이송대차를 이동시키기 위한 제 1 및 제 2 이동유닛 각각을 와이어 롤러와, 와이어와, 와이어 드럼부재 및 회전력 전달유닛으로 구성하여, 풍력 발전기용 이송장치의 구조를 간소화시킬 수 있다.
한편, 회전력 전달유닛의 감속기를 감속비가 다른 감속기로 교환함으로써, 중량물의 중량에 따라 이송력을 적절하게 조정할 수 있고, 이에 의해 작업자의 인력으로도 큰 중량물을 이송할 수 있게 된다.
또한, 길이가 긴 체인을 이용하여 감속기에 회전력을 입력함으로써, 이송장치가 높은 곳에 설치되어 있더라도 감속기를 용이하게 회전시킬 수 있다.
한편, 제 1-1 및 제 1-2 와이어에 장력조절부재를 설치하여 제 1-1 및 제 1-2 와이어를 팽팽한 상태로 유지할 수 있게 되고, 이에 의해 제 1-1 및 제 1-2 와이어를 통해 제 1 이송대차에 이동력을 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
또한, 제 2 이송대차에 설치되는 승강 유닛을 회전 드럼과 승강 와이어로 구성함으로써, 이송장치의 구조를 더욱 간소화시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기용 이송장치는 너셀 프레임(1)을 따라 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동하면서 너셀 내부의 증속기(2)와 같은 중량물을 이송한다. 도 1a와 같이, 이송장치의 승강 와이어(52)에 증속기(2)가 장착된 상태에서, 도 1b와 같이, 이송장치는 너셀 프레임(1)을 따라 이동한다. 그런 후에, 도 1c와 같이, 승강 와이어(52)를 하강시켜 너셀의 하부 도어부(3)를 통해 증속기(2)를 너셀의 외부로 이송시킨다. 물론, 이와 반대의 경우, 전술한 바와 반대의 방향으로 이송장치를 구동시키게 된다. 이때, 상기 승강 와이어(52)의 끝단에 장착된 증속기(2)와 같은 중량물은 설치 위치에 정밀하게 이송되어야 교환이나 탈거와 같은 유지 보수 작업이 용이해질 수 있고 너셀의 하부 도어부(3)를 통해 중량물의 인입 및 인출이 쉽다. 이러한 이유로, 본 실시예에 따른 이송장치는 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 중량물을 이송할 수 있도록 고안되었다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기용 이송장치는, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 너셀 프레임(1)을 따라 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동 가능하게 설치된 제 1 이송대차(10)와, 상기 제 1 이송대차(10)를 상기 너셀 프레임(1)을 따라 이동시키는 제 1 이동유닛(20)과, 상기 제 1 이송대차(10)상에 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 이동가능하게 설치된 제 2 이송대차(30)와, 상기 제 2 이송대차(30)를 상기 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 이동시키는 제 2 이동유닛(40)과, 상기 제 2 이송대차(30)에 설치되어 부품들과 같은 중량물을 승강시키는 승강 유닛(50)을 포함한다.
상기 제 1 이송대차(10)는 그 하면의 네모서리 각각에 너셀 프레임(1)에 접촉되는 바퀴(11)가 마련되어 상기 너셀 프레임(1)을 따라 이동한다. 상기 바퀴(11)는 일반적인 대차나 기차의 바퀴가 레일에 접촉하는 형태와 같은 구조로 상기 너셀 프레임(1)에 접촉되어 상기 너셀 프레임(1)으로부터 이탈되는 것이 방지된다.
상기 제 1 이동유닛(20)은 상기 제 1 이송대차(10)를 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동시키기 위한 것으로서, 제 1-1 및 제 1-2 와이어 롤러(21a)(21b)와, 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)와, 제 1 와이어 드럼부재(24)와, 제 1 회전력 전달유닛(25)을 포함한다.
상기 제 1-1 와이어 롤러(21a)와 상기 제 1-2 와이어 롤러(21b)는 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 상호 이격되게 상기 너셀 프레임(1)에 설치되며, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b) 각각의 이동을 안내한다.
상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)는 상기 제 1 이송대차(10)를 이동시키기 위한 인력을 상기 제 1 이송대차(10)에 전달하기 위한 것이다. 상기 제 1-1 와이어(22a)는 상기 제 1-1 와이어 롤러(21a)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 그 일단은 상기 제 1 이송대차(10)에 고정되게 설치되고, 타단은 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)에 권선된다. 상기 제 1-2 와이어(22b)는 그 일단이 상기 제 1-2 와이어 롤러(21b)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 그 일단은 상기 제 1 이송대차(10)에 고정되게 설치되고, 그 타단은 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)에 권선된다. 여기서, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)가 제 1 와이어 드럼부재(24)에 권선되는 방향은 상호 반대이다. 이는 상기 제 1-1 와이어(22a)가 제 1 와이어 드럼부재(24)로부터 풀리면 상기 제 1-2 와이어(22b)는 제 1 와이어 드럼부재(24)에 감겨야 상기 제 1 이송대차(10)가 이동하기 때문이다.
한편, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b) 각각에는 장력조절부재(23) 가 마련되어 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)가 팽팽한 상태가 되도록 장력이 조절될 수 있다. 상기 장력조절부재(23)는 턴버클(turnbuckle) 등이 이용될 수 있다. 이와 같이 장력조절부재(23)를 이용하여 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)를 팽팽한 상태로 유지함으로써, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)를 통해 제 1 이송대차(10)에 이동력을 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
상기 제 1 와이어 드럼부재(24)은 상기 제 1 이송대차(10)의 하면에 고정되게 설치되며, 전술한 바와 같이, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b)가 상호 반대 반향으로 권선되어 있다. 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)는 상기 제 1 회전력 전달유닛(25)으로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하면서 상기 제 1 이송대차(10)가 이동할 수 있도록 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어(22a)(22b) 중 어느 하나를 권선하는 기능을 한다. 이러한 제 1 와이어 드럼부재(24)는 한 쌍이 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 상호 이격되게 설치된다. 그러나 본 실시예와 달리 제 1 이송대차(10)의 하중 등에 따라 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)는 하나만 설치될 수도 있고, 3개 이상이 설치될 수도 있다.
상기 제 1 회전력 전달유닛(25)은 작업자의 작동 인력을 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)에 전달하여 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)를 회전시키기 위한 것으로서, 제 1 감속기(26)와, 제 1 동력전달부재(27)와, 제 1 체인(28)을 포함한다.
상기 제 1 감속기(26)는 일측에 입력축(26a)이 마련되고, 타측에 출력축(26c)이 마련된다. 상기 입력축(26a)에는 상기 제 1 체인(28)이 동력전달가능하 게 결합되는 스프로켓(26b, sprocket)이 설치된다. 상기 출력축(26c)은 상기 입력축(26a)과 수직인 방향으로 배치되며, 상기 한 쌍의 제 1 와이어 드럼부재(24) 각각의 방향으로 연장된다. 상기 제 1 감속기(26)의 내부에는 상기 입력축(26a)과 출력축(26c)의 회전 속도비를 결정하는 복수의 기어가 내장되며, 특히 입력축(26a)과 출력축(26c)의 각도가 90°를 이룰 수 있도록 베벨기어나 웜 및 웜휠이 내장될 수 있다.
이러한 제 1 감속기(26)는 상기 제 1 이송대차(10)의 하면에 탈착 가능하게 설치된다. 따라서, 중량이 큰 중량물을 이송시킬 때에는 감속비가 큰 감속기를 사용하고, 중량이 작은 중량물을 이송시킬 때에는 감속비가 작은 감속기를 사용할 수 있게 된다. 감속비가 큰 감속기를 사용하는 경우, 중량물의 이동 속도는 낮으나 작업자의 작은 인력으로도 큰 중량물을 이동시킬 수 있게 되고, 감속비가 작은 감속기를 사용하는 경우, 중량물의 이동 속도를 높일 수 있게 된다.
상기 제 1 동력전달부재(27)는 상기 제 1 와이어 드럼부재(24)가 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 상호 이격되어 있기 때문에 필요한 부품으로서, 상기 제 1 감속기(26)와 가까운 제 1 와이어 드럼부재(24)는 일측의 출력축(26c)에 직접 연결될 수 있으나, 제 1 감속기(26)와 거리가 먼 타측의 출력축(26c)은 제 1 동력전달부재(27)를 통해 타측의 제 1 와이어 드럼부재(24)와 연결된다. 따라서, 상기 제 1 동력전달부재(27)는 하나의 제 1 와이어 드럼부재(24)를 사용하는 경우 생략이 가능한 구성이다. 제 1 동력전달부재(27)는 키 커플링(key coupling) 등이 이용될 수 있다.
상기 제 1 체인(28)은 작업자의 인력을 제 1 감속기(26)에 전달하기 위한 것으로서, 작업자가 접근할 수 있는 위치까지 하부로 연장된다. 따라서, 작업자는 하부로 연장된 제 1 체인(28)을 일방향 또는 타방향으로 당기면서 중량물의 이동 방향을 결정하게 된다.
본 실시예에서는 사람의 인력에 의해 중량물을 이송하는 것을 예시하였으나, 모터 등에 의해 중량물을 이송할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 제 1 체인(28)은 생략이 가능한 구성이 된다.
상기 제 2 이송대차(30)는 상기 제 1 이송대차(10)의 상면에 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 이동가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 이송대차(30)은 그 하면의 네 모서리 각각에 상기 제 1 이송대차(10)의 상면에 접촉되는 바퀴(31)가 마련된다. 상기 바퀴(31)는 일반적인 대차나 기차의 바퀴가 레일에 접촉하는 형태와 같은 구조로 상기 제 1 이송대차(10)의 상면에 접촉되어 상기 제 1 이송대차(10)로부터 이탈되는 것이 방지된다.
한편, 상기 제 2 이송대차(30)에는 후술한 승강 유닛(50)이 설치되고, 상기 승강 유닛(50)의 승강 와이어(52) 끝단에는 중량물을 선택적으로 장착하기 위한 갈고리(53)가 마련된다. 따라서, 승강 와이어(52)에 적재된 중량물과 상기 제 2 이송대차(30)는 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향) 및 폭 방향(Y1, Y2 방향) 위치가 동일하게 된다. 즉, 상기 제 1 이송대차(10)가 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동하고 제 2 이송대차(30)가 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 이동함으로써, 중량물의 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 폭 방향(Y1, Y2 방향)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
상기 제 2 이동유닛(40)은 상기 제 2 이송대차(30)를 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 이동시키기 위한 것으로서, 상기 제 1 이동유닛(20)과 그 구조 및 원리가 매우 유사하다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 이동유닛(40)은 제 2-1 및 제 2-2 와이어 롤러(41a)(41b)와, 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b)와, 제 2 와이어 드럼부재(44)와, 제 2 회전력 전달유닛(45)을 포함한다.
상기 제 2-1 와이어 롤러(41a)와 상기 제 2-2 와이어 롤러(41b)는 너셀의 폭 방향으로 상호 이격되게 상기 제 1 이송대차(10)의 상면에 설치되며, 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b) 각각의 이동을 안내한다.
상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b)는 상기 제 2 이송대차(30)를 이동시키기 위한 인력을 상기 제 2 이송대차(30)에 전달하기 위한 것이다. 상기 제 2-1 와이어(42a)는 상기 제 2-1 와이어 롤러(41a)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 그 일단은 상기 제 2 이송대차(30)에 고정되게 설치되고, 타단은 상기 제 2 와이어 드럼부재(44)에 권선된다. 상기 제 2-2 와이어(42b)는 상기 제 2-2 와이어 롤러(41b)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 그 일단은 상기 제 2 이송대차(30)에 고정되게 설치되고, 그 타단은 상기 제 2 와이어 드럼부재(44)에 권선된다. 여기서, 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b)가 제 2 와이어 드럼부재(44)에 권선되는 방향은 상호 반대이다. 이는 상기 제 2-1 와이어(42a)가 제 2 와이어 드럼부재(44)로부터 풀리면 상기 제 2-2 와이어(42b)는 제 2 와이어 드럼부재(44)에 감겨야 상기 제 2 이송대차(30)가 이동하기 때문이다.
한편, 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b) 각각에는, 도면에는 도시되지 않았으나, 턴버클(turnbuckle)과 같은 장력조절부재가 마련될 수 있다.
상기 제 2 와이어 드럼부재(44)은 상기 제 2 이송대차(30)의 하면에 고정되게 설치되며, 전술한 바와 같이, 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b)가 상호 반대 반향으로 권선되어 있다. 상기 제 2 와이어 드럼부재(44)는 상기 제 2 회전력 전달유닛(45)으로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하면서 상기 제 2 이송대차(30)가 이동할 수 있도록 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어(42a)(42b) 중 어느 하나를 권선하는 기능을 한다. 이러한 제 2 와이어 드럼부재(44)는 한 쌍이 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 상호 이격되게 설치된다. 그러나 본 실시예와 달리 제 2 이송대차(30)의 하중 등에 따라 상기 제 2 와이어 드럼부재(44)는 하나만 설치될 수도 있고, 3개 이상이 설치될 수도 있다.
상기 제 2 회전력 전달유닛(45)은 작업자의 작동 인력을 상기 제 2 와이어 드럼부재(44)에 전달하여 회전시키기 위한 것으로서, 제 2 감속기(46)와, 제 2 동력전달부재(47)와, 제 2 체인(48)을 포함한다.
상기 제 2 감속기(46)는 상기 제 1 감속기(26)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 일측에 입력축(46a)이 마련되고, 타측에 출력축(46c)이 마련된다. 상기 입력축(46a)에는 상기 제 2 체인(48)이 동력전달가능하게 결합되는 스프로켓(46b)이 설치된다. 상기 출력축(46c)은 상기 입력축(46a)과 수직인 방향으로 배치되며, 상기 한 쌍의 제 2 와이어 드럼부재(44) 각각의 방향으로 연장된다. 상기 제 2 감속기(46)의 내부에는 상기 입력축(46a)과 출력축(46c)의 회전속도비를 결정하는 복수 의 기어가 내장되며, 특히 입력축(46a)과 출력축(46c)의 각도가 90°를 이룰 수 있도록 베벨기어나 웜 및 웜휠이 내장될 수 있다.
이러한 제 2 감속기(46)는 상기 제 2 이송대차(30)의 하면에 탈착 가능하게 설치된다. 따라서, 중량이 큰 중량물을 이송시킬 때에는 감속비가 큰 감속기를 사용하고, 중량이 작은 중량물을 이송시킬 때에는 감속비가 작은 감속기를 사용할 수 있게 된다. 감속비가 큰 감속기를 사용하는 경우, 중량물의 이동속도는 낮으나 작업자의 작은 인력으로도 큰 중량물을 이동시킬 수 있게 되고, 감속비가 작은 감속기를 사용하는 경우, 중량물의 이동 속도를 높일 수 있게 된다.
상기 제 2 동력전달부재(47)는 상기 제 2 와이어 드럼부재(44)가 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 상호 이격되어 있기 때문에 필요한 부품으로서, 상기 제 2 감속기(46)와 가까운 제 2 와이어 드럼부재(44)는 일측의 출력축(26c)에 직접 연결될 수 있으나, 제 2 감속기(46)와 거리가 먼 타측의 출력축(26c)은 제 2 동력전달부재(47)를 통해 타측의 제 2 와이어 드럼부재(44)와 연결된다. 따라서, 상기 제 2 동력전달부재(47)는 하나의 제 2 와이어 드럼부재(44)를 사용하는 경우 생략이 가능한 구성이다. 제 2 동력전달부재(47)는 키 커플링(key coupling) 등이 이용될 수 있다.
상기 제 2 체인(48)은 작업자의 인력을 제 2 감속기(46)에 전달하기 위한 것으로서, 작업자가 접근할 수 있는 위치까지 하부로 연장된다. 따라서, 작업자는 하부로 연장된 제 2 체인(48)을 일방향 또는 타방향으로 당기면서 중량물의 이동 방향을 결정하게 된다.
상기 승강 유닛(50)은 중량물을 승강시키기 위한 것으로서, 상기 제 2 이송대차(30)에 설치된다. 이러한 승강 유닛(50)은 윈치(winch) 등이 이용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서 상기 승강 유닛(50)은 회전 드럼(51)과 상기 회전 드럼(51)에 권선된 승강 와이어(52) 및 구동모터(미도시)를 포함하여 구성된다. 상기 회전 드럼(51)은 구동모터(미도시)에 의해 회전 구동되면서 상기 승강 와이어(52)를 승강시키게 된다. 상기 승강 와이어(52)의 끝단에는 증속기(2)와 같은 중량물을 걸 수 있는 갈고리(53)가 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 승강 유닛(50)을 윈치 등을 이용하는 것을 예시하였으나, 본 실시예와 달리 중량물을 승강시킬 수 있는 한 다양한 승강 수단 들이 이용될 수 있다.
이하, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기용 이송장치의 작동 과정에 대하여 상세히 설명한다. 풍력 발전기용 이송장치의 작동 과정 중 증속기(2)와 같은 중량물을 풍력발전장치로부터 분리하여 너셀의 외부로 이송하는 과정을 중심으로 설명한다.
우선, 증속기(2)를 분리하기 위해 증속기(2)가 부착된 장소로 상기 승강 와이어(52)의 끝단을 위치시켜야 한다. 이를 위해 작업자는 제 1 체인(28)을 조작하여 상기 승강 와이어(52) 끝단의 너셀 길이 방향 위치를 맞추고, 제 2 체인(48)을 조작하여 상기 승강 와이어(52) 끝단의 너셀 폭 방향 위치를 맞추며, 승강 유닛(50)을 이용하여 승강 와이어(52) 끝단의 상하 방향 위치를 맞춘다.
보다 구체적으로, 작업자가 상기 제 1 체인(28)의 일 측을 잡아 당기면, 제 1 체인(28)과 연결된 스프로켓(26b)이 일 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제 1 감속기(26)의 입력축(26a)이 회전하고, 설정된 감속비로 출력축(26c)이 회전한다. 출력축(26c)이 회전하면, 출력축(26c)의 양측에 각각 연결된 제 1 와이어 드럼부재(24)가 일 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제 1-1 와이어(22a)는 제 1 와이어 드럼부재(24)에 감기고, 제 1-2 와이어(22b)는 제 1 와이어 드럼부재(24)로부터 풀리게 된다. 그러면, 제 1 이송대차(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, X1 방향으로 이동하게 된다.
반면, 제 1 체인(28)의 타측을 잡아 당기면, 제 1 감속기(26)를 통해 제 1 와이어 드럼부재(24)가 타 방향으로 회전하게 된다. 이에 의해 제 1-1 와이어(22a)는 제 1 와이어 드럼부재(24)로부터 풀리고, 제 1-2 와이어(22b)는 제 1 와이어 드럼부재(24)에 감기게 된다. 그러면, 제 1 이송대차(10)는, 도 2의 X2 방향으로 이동하게 된다.
전술한 바와 같이, 제 1 체인(28)을 통해 제 1 이송대차(10)의 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)의 위치를 조정하게 된다. 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향) 조정이 완료되면, 제 2 이송대차(30)를 이동시켜 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향) 위치를 조정한다.
보다 구체적으로, 작업자가 제 2 체인(48)의 일 측을 잡아 당기면, 상기 제 2 체인(48)과 연결된 스프로켓(26b)이 일 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제 2 감속기(46)의 입력축(46a)이 회전하고, 설정된 감속비로 출력축(46c)이 회전한다. 출력축(46c)이 회전하면, 출력축(46c)의 양측에 각각 연결된 제 2 와이어 드럼부재(44)가 일 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 제 2-1 와이어(42a)는 제 2 와이어 드럼부재(44)에 감기고, 제 2-2 와이어(42b)는 제 2 와이어 드럼부재(44)로부터 풀리게 된다. 이에 의해, 제 2 이송대차(30), 도 2의 Y1 방향으로 이동하게 된다.
반면, 작업자가 제 2 체인(48)의 타측을 잡아 당기면, 제 2 감속기(46)를 통해 제 2 와이어 드럼부재(44)가 타 방향으로 회전하게 되어 제 2-1 와이어(42a)는 제 2 와이어 드럼부재(44)로부터 풀리고, 제 2-2 와이어(42b)는 제 2 와이어 드럼부재(44)에 감긴다. 그러면, 제 2 이송대차(30)는 도 2의 Y2 방향으로 이동하게 된다.
이에 의해, 승강 와이어(52) 끝단의 너셀의 폭 방향(Y1, Y2 방향) 위치가 조정된다. 한편, 승강 와이어(52)의 끝단의 높이 조정은 구동모터(미 도시)의 회전 방향을 제어하여 조정한다. 보다 구체적으로, 상기 구동모터를 일 방향으로 구동시키면, 회전 드럼(51)이 일 방향으로 회전하면서 승강 와이어(52)를 감는다. 그러면, 승강 와이어(52)의 끝단은 상승하게 된다. 반면, 상기 구동모터를 타 방향으로 구동시키면, 승강 와이어(52)는 회전 드럼(51)으로부터 풀리게 되어 승강 와이어(52)이 끝단은 하강하게 된다.
전술한 바와 같이, 승강 와이어(52)의 끝단의 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 폭 방향(Y1, Y2 방향) 및 높이 방향의 위치 조정을 하여, 승강 와이어(52)의 끝단에 마련된 갈고리(53)을 증속기(2)의 걸림부에 정밀하게 위치시킬 수 있게 되고, 이에 의해 승강 와이어(52)에 증속기(2)를 용이하게 장착할 수 있게 된다.
증속기(2)가 승강 와이어(52)의 갈고리(53)에 장착되면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 이송대차(10)를 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향) 및 폭 방향(Y1, Y2 방향)으로 이동시켜, 증속기(2)가 너셀 하부의 도어부(3)에 위치하도록 한다. 그런 후에, 승강 와이어(52)를 하강시켜 증속기(2)를 너셀의 외부로 이송할 수 있게 된다.
반면, 증속기(2)를 너셀의 내부로 이송하여 조립하는 경우에는 전술한 방법을 반대로 수행하면된다. 보다 구체적으로, 승강 와이어(52)를 하강시켜 지면에 있는 증속기(2)를 승강 와이어(52)의 갈고리(53)에 장착하고, 승강 와이어(52)를 상승시켜 증속기(2)를 도어부(3)를 통해 너셀의 내부로 이송한다. 그런 후에, 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 폭 방향(Y1, Y2 방향)의 위치를 조정하면서 증속기(2)가 조립될 위치로 이송한다.
전술한 바와 같이, 제 1 이송대차(10)와 제 2 이송대차(30) 및 승강 유닛(50)을 이용하여 증속기(2)와 같은 중량물을 3축 방향으로 이동할 수 있게 되고, 이에 의해 중량물을 정확한 위치에 이송시킬 수 있음은 물론 너셀의 도어부(3)와 같이 작은 공간을 통해 중량물을 이송시킬 수 있게 된다.
또한, 중량물의 하중이 크더라도 제 1 및 제 2 감속기(26)(46)만을 간단하게 교환하면, 작업자의 인력으로 이송할 수 있어 별도의 동력을 필요로 하지 않게 된다. 즉, 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향) 및 폭 방향(Y1, Y2 방향)의 위치를 가변시키기 위한 별도의 구동모터와 같은 구동원을 생략할 수 있어 풍력 발전기의 원가를 줄일 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치의 작동과정을 일 예를 개략적으로 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 이송장치의 저면 분해 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 이동유닛을 확대 도시한 저면 사시도,
도 5는 도 2에 도시된 이송장치의 정면도,
도 6은 도 2에 도시된 이송장치의 측면도이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
1; 너셀 프레임 10; 제 1 이송대차
20; 제 1 이동유닛 21a, 21b; 제 1-1 및 제 1-2 와이어 롤러
22a, 22b; 제 1-1 및 제 1-2 와이어 24; 제 1 와이어 드럼부재
25; 제 1 회전력 전달유닛 26; 제 1 감속기
27; 제 1 동력전달부재 28; 제 1 체인
30; 제 2 이송대차 40; 제 2 이동유닛
41a, 41b; 제 2-1 및 제 2-2 와이어 롤러 42a, 42b; 제 2-1 및 제 2-2 와이어
44; 제 2 와이어 드럼부재 45; 제 2 회전력 전달유닛
46; 제 2 감속기 47; 제 2 동력전달부재
50; 승강 유닛 51; 회전 드럼
52; 승강 와이어

Claims (8)

  1. 너셀 내부에서 중량물을 이송시키기 위한 풍력 발전기용 이송장치에 있어서,
    너셀 프레임을 따라 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)으로 이동 가능하게 설치된 제 1 이송대차;
    상기 제 1 이송 대차에 상기 너셀의 길이 방향(X1, X2 방향)과 교차하는 방향으로 이동 가능하게 설치된 제 2 이송대차; 및
    상기 중량물을 승강시킬 수 있도록 상기 제 2 이송대차에 설치된 승강 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이송대차를 이동시키기 위한 제 1 이동유닛; 및
    상기 제 2 이송대차를 이동시키기 위한 제 2 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 이동유닛은,
    상기 너셀 프레임에 길이 방향으로 상호 이격되게 설치된 제 1-1 및 제 1-2 와이어 롤러;
    상기 제 1-1 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 1 이송대차의 일측에 설치된 제 1-1 와이어;
    상기 제 1-2 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 1 이송대차의 타측에 설치된 제 1-2 와이어;
    상기 제 1 이송 대차에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어 각각의 타단이 설치된 제 1 와이어 드럼부재; 및
    상기 제 1 와이어 드럼부재에 회전력을 전달하기 위한 제 1 회전력 전달유닛을 포함하며,
    상기 제 1 와이어 드럼부재가 일방향으로 회전시 상기 제 1-1 와이어는 풀리고 상기 제 1-2 와이어는 권선되며, 상기 제 1 와이어 드럼부재가 타방향으로 회전시 상기 제 1-1 와이어는 권선되고 상기 제 1-2 와이어는 풀리는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 회전력 전달유닛은,
    일측에 입력축이 마련되고, 타측에 상기 입력축을 통해 입력된 회전력을 감속하여 출력하며 상기 제 1 와이어 드럼부재와 회전력 전달가능하게 연결된 출력축이 마련된 제 1 감속기; 및
    작업자의 인력에 의해 상기 입력축을 회전시킬 수 있도록 상기 입력축에 동력전달가능하게 연결된 제 1 체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1-1 및 제 1-2 와이어에는 장력을 조절하기 위한 장력조절부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 이동유닛은,
    상기 제 1 이송대차에 상기 너셀 프레임의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상호 이격되게 설치된 제 2-1 및 제 2-2 와이어 롤러;
    상기 제 2-1 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 2 이송대차의 일측에 설치된 제 2-1 와이어;
    상기 제 2-2 와이어 롤러의 외주면을 감싸도록 설치되며, 일단이 상기 제 2 이송대차의 타측에 설치된 제 2-2 와이어;
    상기 제 2 이송 대차에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제 2-1 및 제 2-2 와이어 각각의 타단이 설치된 제 2 와이어 드럼부재; 및
    상기 제 2 와이어 드럼부재에 회전력을 전달하기 위한 제 2 회전력 전달유닛을 포함하며,
    상기 제 2 와이어 드럼부재가 일방향으로 회전시 상기 제 2-1 와이어는 풀리고 상기 제 2-2 와이어는 권선되며, 상기 제 2 와이어 드럼부재가 타방향으로 회전시 상기 제 2-1 와이어는 권선되고 상기 제 2-2 와이어는 풀리는 것을 특징으로 하 는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 회전력 전달유닛은,
    일측에 입력축이 마련되고, 타측에 상기 입력축을 통해 입력된 회전력을 감속하여 출력하며 상기 제 2 와이어 드럼부재와 회전력 전달가능하게 연결된 출력축이 마련된 제 2 감속기; 및
    상기 입력축을 회전시킬 수 있도록 상기 입력축에 동력전달가능하게 연결된 제 2 체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 승강 유닛은,
    상기 제 2 이송대차에 회전 가능하게 설치된 회전 드럼; 및
    끝단에 상기 중량물이 선택적으로 장착되는 갈고리가 마련되며, 상기 회전 드럼의 회전 방향에 따라 상기 회전 드럼에 감기거나 풀려 상기 갈고리가 승강 운동하는 승강 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 유지보수 크레인의 이송장치.
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