KR20110057383A - 블록 내 론지 간 자율 이동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 선체 구조의 내부에 설치된 블록 내 론지 간을 이동하면서 용접 등의 작업을 할 수 있도록 작업 로봇을 이동시키는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 평행하게 배열된 한 쌍의 장애물들 위를 횡으로 가로질러 안착되는 몸체부; 상기 몸체부의 상측에 설치되며 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 상부 이동 대차; 상기 기대의 하측에 적어도 두 개 이상 설치되어 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 이동형 고정 다리;를 포함하여, 이중선체 구조와 같이 내부에 장애물들이 있는 작업공간에서, 몸체부 하단의 이동형 고정 다리의 구동에 의하여 몸체부가 장애물들 위에서 수평방향으로 이동할 수 있도록 하고, 상부 이송 대차의 이동을 의하여 다관절 작업 로봇을 이동하여 원하는 위치에서 용접 등의 작업 수행이 가능한 블록 내 론지 간 자율 이동 장치를 제공하는 것을 그 기술적 요지로 한다.

이중 선체, 론지, 이동, 관절로봇, 이동부, 구동부

Description

블록 내 론지 간 자율 이동 장치{Autonomous system for inside ship block}

본 발명은 이중 선체 구조 내부의 블록 내 론지 간 자율 이동 시스템 및 이동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 제조 시 선박 내부의 블록 내 론지를 이동하면서 용접 등의 작업을 할 수 있도록 작업 로봇을 이송하는 이동 장치에 관한 것이다.

선박에 있어 이중선체(double hull) 구조는 선저 또는 선측 부분이 파괴되는 경우에 있어서, 선저 내부로의 침수를 막을 수 있고, 선저의 강도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공간 활용도도 좋고 배의 중심이 낮아져 선체 안정성이 증가하는 등의 이점을 가지고 있다.

이러한 이중선체 구조의 장점 때문에, 최근 이중선체 구조를 가지는 선박의 건조 물량이 증가하고 있다. 그러나, 이중선체의 선저부는 복잡한 골조 구조를 가지기 때문에, 그 제작 과정을 자동화하는 데에는 여러 가지 어려움이 있게 된다.

도 1 은 이중선체 블록(Double Bottom Block)의 예시도가 도시되어 있으며, 도 2 는 이중선체 블록에 대한 작업영역을 도시한 예시도가 나타나 있다.

이와 같은 이중선체 블록은 넓은 철판으로 이루어진 상부주판(5)과 하부주판(bottom plate)(3) 상에 복수 개의 보강재(2)가 소정의 간격으로 서로 평행하게 용접 설치되는 구조를 가진다. 여기에 철판으로 이루어진 웹 플로어(web floor)(4) 가 상기 상부주판(5) 및 하부주판판(3) 상에 수직하게 설치되도록 되어 있다.

이러한 이중선체 블록(8)을 제작함에 있어서는, 먼저 상기 하부주판(3), 보강재(2), 웹 플로어(4)들을 서로 가용접한 후, 도 2 에 도시된 바와 같이 상기 보강재(2)와 웹 플로어(4) 사이의 수직용접부(6)와, 상기 하부주판(3)과 웹 플로어(4) 사이의 수평용접부(7)를 주용접함으로써 이중선체 블록을 제작하는 것이 일반적이다.

그러나, 상기 이중선체 블록(8)은 상하부가 모두 폐쇄되어 있어, 크레인을 사용하여 용접작업 등에 필요한 각종 장비를 투입하는 것이 불가능하였으며, 이러한 문제로 인하여, 작업자가 작업자 통과용 홀(1,어시스트 홀)을 통해 이중선체 블록(8)의 내부로 직접 장비를 투입하고, 작업자가 내부에 들어가서 수작업으로 각종 작업들을 수행할 수밖에 없었다.

또한, 이중선체 블록(8) 내부의 공간은 매우 어둡고, 막힌 공간 내에서 용접 작업이 이루어지므로 용접 열기와 용접 과정에서 발생되는 가스 및, 그라인딩, 블라스팅, 그리고 도장 작업에서 발생하는 각종 먼지, 가스, 냄새 등으로 인해 내부의 작업공간은 매우 열악하게 되어, 작업자의 건강을 해치게 되는 현상이 발생되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 이중 선체 구조의 내부에 설치된 블록 내 론지 간을 이동하면서 용접 등의 작업을 할 수 있도록 작업 로봇을 이동시키는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 평행하게 배열된 한 쌍의 장애물들 위를 횡으로 가로질러 안착되는 몸체부; 상기 몸체부의 상측에 설치되며 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 상부 이동 대차; 상기 기대의 하측에 적어도 두 개 이상 설치되어 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 이동형 고정 다리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 몸체부는 프레임과, 상부 이동 대차와 결합되어 상부 이동 대차가 이동할 수 있도록 하는 상부 레일과, 상기 이동형 고정다리와 결합되어 이동형 고정 다리가 이동할 수 있도록 하는 하부 레일을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 이동 대차는 상단에 작업 로봇이 탑재되며, 작업 로봇이 회전할 수 있도록 회전이 가능한 회전 테이블과, 하단에는 몸체부의 상부 레일과 결합되며 몸체부의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 하는 이동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동형 고정 다리는 몸체부의 하부 레일과 결합되어 몸체부의 길이방향으로 이동할 수 있도록 하는 이동 바퀴를 구비하는 이동부와, 상기 이동부의 하단부에 결합되며 90도 회전이 가능하도록 하는 회전모듈과, 상기 회전모듈의 하단에 결합되며 이동이 가능하도록 하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 이동형 고정 다리의 구동부는 전자석 구동부를 고정할 수 있도록 하는 마그네틱 고정부와, 론지 내 상판에 근접정도를 감지하는 근접센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 작업 로봇은 4개 이상의 관절을 구비하고, 각 관절의 끝단은 축으로 연결되며, 각 축에는 모터가 구비되어 각 관절이 축을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다관절 작업 로봇은 상부 이동 대차와 착탈식으로 고정될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이중선체 구조와 같이 내부에 장애물들이 있는 작업공간에서, 몸체부 하단의 이동형 고정 다리의 구동에 의하여 몸체부가 장애물들 위에서 수평방향으로 이동할 수 있도록 하고, 상부 이송 대차의 이동을 의하여 다관절 작업 로봇을 이동하여 원하는 위치에서 용접 등의 작업 수행이 가능하다.

또한, 본 발명은 장애물 간의 이동이 수월하여 작업공간이 밀폐되어 있어 작 업자가 접근하기 어렵거나 작업 위험성이 높은 경우에도, 작업자 없이 이송장치를 이용하여 자동으로 작업이 가능하다.

또한, 본 발명은 상측에 다관절 작업 로봇을 탑재함으로써 용접, 도장, 검사, 블라스팅 등과 같은 여러 가지 작업을 자동으로 수행할 수 있으며, 소요되는 인력과 시간을 절약할 수 있을 뿐 만 아니라, 작업자의 안전을 도모할 수 있고, 관절을 접고 펼 수 있도록 함으로써 이동시 로봇의 부피를 최소화 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 평면도, 측면도 및 저면도, 도 4 는 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치가 론지 위에 설치된 것을 나타낸 측면도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 평행하게 배열된 한 쌍의 장애물들 위를 횡으로 가로질러 안착되는 몸체부(100)와, 상기 몸체부(100)의 상측에 설치되며 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 상부 이동 대차(200)와, 상기 기대의 하측에 적어도 두 개 이상 설치되어 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 이동형 고정 다리(300)를 포함하도록 되어 있다.

상기 몸체부(100)는 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 상부에 형성되며 상부 이동 대차(200)와 결합되어 상부 이동 대차(200)가 프레임(110)의 길이방향으로 끝단에서 끝단까지 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 상부 레일(120)과, 상기 프레임(110)의 하부에 형성되며 이동형 고정 다리(300)와 결합되어 이동형 고정 다리(300)가 이동할 수 있도록 하는 하부 레일(130)을 구비한다.

상기 상부 이동 대차(200)는 상단에 작업 로봇(400)이 탑재되며, 작업 로봇(400)이 회전할 수 있도록 회전이 가능한 회전 테이블(210)과, 하단에는 몸체부의 상부 레일과 결합되며 몸체부의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 하는 이동부(220)를 구비한다.

상기 회전 테이블(210)은 작업 로봇(400)이 회전을 하며 자유롭게 작업을 할 수 있도록 한다. 또한, 상기 이동부(220)는 상부 이동 대차를 프레임의 양 끝단으로 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 것으로 프레임에 형성된 상부 레일을 따라 양방향으로 이동할 수 있도록 한다.

상기 이동형 고정 다리(300)는 몸체부(100)의 하부 레일(130)과 결합되어 몸체부의 길이방향으로 이동할 수 있도록 하는 이동부(320)와, 상기 이동부(320)의 하단부에 결합되며 90도 회전이 가능하도록 하는 회전모듈(310)과, 상기 회전모듈의 하단에 결합되며 프레임이 이동 가능하도록 하는 구동부(330)를 포함한다.

상기 이동부(320)는 하부 레일(130)과 결합되어 있으며 이동부(320)가 이동하더라도 하부레일(130)과 떨어지지 않도록 결합되어 있다. 즉, 이동부(320)가 하부 레일(130)을 따라 이동하는 도중에 하부 레일(130)에서 이탈하지 않도록 레일을 감싸도록 연결되어 있다.

한편, 도 5 는 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 구 동부의 회전을 나타낸 측면도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 상기 구동부(330)는 론지의 상판 위에서 프레임을 론지의 길이방향으로 이동시킬 수 있도록 하는 것으로, 모터(도면 미도시)와 이동바퀴(331)를 구비하며, 상기 이동바퀴(331)를 전자석으로 고정시켜 구동부(330)를 고정할 수 있도록 하는 마그네틱 고정부(도면 미도시)와, 론지 내 상판에 근접정도를 감지하는 근접센서(도면 미도시)를 구비한다.

상기 마그네틱 고정부는 작업 로봇이 작업을 요하는 곳으로 몸체부를 이동시킨 후 구동부를 고정시켜 몸체부가 이동하지 않도록 하는 것이다. 마그네틱 고정부는 전자석을 사용하여 고정 및 해제를 하며, 전기를 흘리면 전자석에 자력이 생겨 구동부를 고정시키고, 전기를 해제하면 고정이 풀리도록 한다.

상기 근접센서는 몸체부가 론지에서 다음 론지로 이동하는 경우 이동부가 먼저 이동을 하게 되는데, 이때 근접센서를 통하여 다음 론지의 위치를 파악하여 안전하게 이동할 수 있도록 하는 것이다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 관절로봇의 움직임을 나타낸 정면도 및 측면도이다.

상기 작업 로봇(400)은 4개 이상의 관절을 구비하고, 각 관절의 끝단은 축으로 연결되며, 각 축에는 모터가 구비되어 각 관절이 축을 중심으로 회전할 수 있도록 한다. 즉, 도...에 나타난 실시예에서 보는 바와 같이 제1관절(410), 제2관절(420), 제3관절(430), 제4관절(440), 작업 유닛(450)을 구비하며 제1관절의 일단은 상부대차에 축(460)으로 연결되고 제1관절의 타단은 제2관절의 일단과 축으로 연결되고, 제2관절의 타단은 제3관절의 일단과 축으로 연결되고, 제3과절의 타단은 제4관절의 일단과 축으로 연결되고, 제4단의 타단은 작업 유닛의 일단과 축으로 연결된다.

따라서 상기 축이 회전하면서 각 관절들은 일직선을 펴질 수 있도록 하며, 상부 대차의 회전테이블의 회전과, 축의 회전을 통한 관절의 꺾임을 통하여 원하는 작업을 무리없이 소화할 수 있는 것이다.

또한, 상기 다관절 작업 로봇은 상부 이동 대차와 착탈식으로 고정될 수 있도록 하여 용접, 도장, 검사, 블라스팅 등과 같은 여러 가지 작업 로봇을 장착하여 다양한 작업을 실시할 수 있다.

이하 본 발명의 작동상태를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 작동 순서를 나타낸 측면도이다.

두개의 론지 위에 올려져 있으며 론지와 론지 사이에서의 작업 로봇이 작업을 하도록 하는 자율 이동 장치가 이동하기 위하여 상부 이동 대차는 이동하고자 하는 방향의 몸체부 끝단으로 이동하고(b), 끝단에 설치된 이동형 고정 다리의 구동부를 마그네틱 고정부를 사용하여 고정시킨다.

그 후 반대편 끝단에 있는 이동형 고정 다리를 이동부를 사용하여 하부 레일을 따라 이동시켜 이동하고자 하는 방향의 끝단, 즉 상부 이동 대차가 있는 쪽 끝 단으로 이동시켜 끝단 하부에 위치한 이동형 고정 다리와 만나도록 한다(b). 이때 이동한 이동형 고정 다리는 근접센서를 사용하여 론지의 상판 위까지 이동한다.

상기와 같이 이동 후 두개의 이동형 고정 다리에 마그네틱 고정부를 모두 작동시켜 고정시킨 후 이동부를 회전시켜 몸체부의 프레임이 움직일 수 있도록 한다. 이때 상부 이동 대차는 이동형 고정 다리와 같은 위치를 유지하도록 하기 위하여 상부 이동 대차의 이동부도 함께 회전함으로써 프레임을 이동하고자 하는 방향으로 이동시킨다(c).

상기와 같이 프레임이 이동된 후에는 이동 방향쪽의 이동형 고정 다리의 구동부의 고정을 해제한 후 이동부를 사용하여 프레임의 끝단으로 이동한다(d). 이때, 프레임의 끝단으로 이동하면서 근접센서에 의해 론지의 상판위에 올라가 정지할 수 있도록 한다.

상기와 같이 이동형 고정 다리가 이동한 후에는 다시 마그네틱 고정부를 사용하여 구동부 및 이동부를 고정시킴으로써 몸체부의 상단에서 작업 로봇이 이동하면서(e) 작업을 할 수 있다(f).

한편, 로봇을 론지의 길이방향으로 이동시키고자 하는 경우를 살펴보면 다음과 같다. 도 8 에서 보는 바와 같이 론지의 길이방향으로 이동하고자 하는 경우에는 장애물이 없기 때문에 론지의 상판을 타고 이동하면 된다. 하지만, 론지간 사이를 이동하기 위하여 구동부의 방향은 론지의 길이방향과 수직으로 이루어져 있기 때문에 이동할 수 없다.

따라서, 이동부와 구동부 사이에 설치되어 있는 회전모듈을 사용하여 구둥부를 론지의 길이방향으로 90도 회전시킨 후 구동부를 구동시켜 론지의 길이방향으로 이동할 수 있도록 하는 것이다.

작업 로봇의 각 관절이 연결된 축을 통하여 회전하면서 작업을 실시할 장소로 이동할 수 있으며, 연결된 축을 사용하여 회전하여 최소 부피를 가지도록 변형할 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1 은 이중선체 블록(Double Bottom Block)의 예시도,

도 2 는 이중선체 블록에 대한 작업영역을 도시한 예시도,

도 3 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 평면도, 측면도 및 저면도,

도 4 는 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치가 론지 위에 설치된 것을 나타낸 측면도,

도 5 는 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 구동부의 회전을 나타낸 측면도,

도 6 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 관절로봇의 움직임을 나타낸 정면도 및 측면도,

도 7 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 작동 순서를 나타낸 측면도,

도 8 은 본 발명의 일 실시예인 블록 내 론지 간 자율 이동 장치의 구동부의 동작 순서를 나타낸 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 론지 20: 상부주판

100: 몸체부 110: 프레임

120: 상부 레일 130: 하부 레일

200: 상부 이동 대차 210: 회전 테이블

220: 상부 이동 대차 이동부 300: 이동형 고정 다리

310: 회전 모듈 320: 이동형 고정 다리 이동부

330: 구동부 331: 이동 바퀴

400: 작업 로봇 410: 제1관절

420: 제2관절 430: 제3관절

440: 제4관절 450: 작업 유닛

500: 축

Claims (6)

1. 평행하게 배열된 한 쌍의 장애물들 위를 횡으로 가로질러 안착되는 몸체부;

   상기 몸체부의 상측에 설치되며 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 상부 이동 대차;

   상기 기대의 하측에 적어도 두 개 이상 설치되어 몸체부의 길이방향을 따라 직선 이동이 가능한 이동형 고정 다리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

   상기 몸체부는 프레임과, 상부 이동 대차와 결합되어 상부 이동 대차가 이동할 수 있도록 하는 상부 레일과, 상기 이동형 고정다리와 결합되어 이동형 고정 다리가 이동할 수 있도록 하는 하부 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부 이동 대차는 상단에 작업 로봇이 탑재되며, 작업 로봇이 회전할 수 있도록 회전이 가능한 회전 테이블과, 하단에는 몸체부의 상부 레일과 결합되며 몸체부의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 하는 이동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 이동형 고정 다리는 몸체부의 하부 레일과 결합되어 몸체부의 길이방향으로 이동할 수 있도록 하는 이동 바퀴를 구비하는 이동부와, 상기 이동부의 하단부에 결합되며 90도 회전이 가능하도록 하는 회전모듈과, 상기 회전모듈의 하단에 결합되며 이동이 가능하도록 하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   한편, 상기 이동형 고정 다리의 구동부는 전자석 구동부를 고정할 수 있도록 하는 마그네틱 고정부와, 론지 내 상판에 근접정도를 감지하는 근접센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   또한, 작업 로봇은 4개 이상의 관절을 구비하고, 각 관절의 끝단은 축으로 연결되며, 각 축에는 모터가 구비되어 각 관절이 축을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   또한, 상기 다관절 작업 로봇은 상부 이동 대차와 착탈식으로 고정될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 블록 내 론지 간 자율 이동 장치.

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