KR20120033518A - 로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상하부 론지 블라스팅 방법 - Google Patents

로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상하부 론지 블라스팅 방법 Download PDF

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박희환
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Abstract

본 발명은 이중선체블록 내부에 있는 상하부 론지를 블라스팅 작업하는 방법에 관한 것으로, 종래에는 작업자가 블라스팅 호스를 끌고가서 블라스팅 작업을 함으로써 품질 균일성이 떨어지고 수작으로 인한 어려움이 있었다. 이에 본 발명은 블라스팅 로봇을 이중선체 블록내의 상하부론지 사이에 투입하여 설치하고, 론지 설계정보를 블라스팅 로봇에 입력하여 론지 정보를 로딩시키고, 론지 정보에 의거하여 미리 정해진 구역별로 분할하여 로봇 제어정보를 설정하고, 로봇 제어정보에 의거하여 하부론지 바닥면부터 블라스팅 작업을 수행하도록 함으로써 로봇에 의한 자동화가 구현될 수 있다.

Description

로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상하부 론지 블라스팅 방법{A robot blasting method for a upper/lower longi. in the double bottom block}
본 발명은 이중선체블록 내부에 있는 상하부 론지를 블라스팅 작업하는 방법에 관한 것으로, 특히 로봇을 투입하여 상하 론지에 대해서 복수의 작업 구역으로 분할 설정하고, 하부론지 바닥면부터 블라스팅 작업을 시작하여 블라스팅 작업하도록 한 로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상하부 론지 블라스팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선체블록을 도장하기 앞서 녹과 이물질을 제거하고 철판 표면을 거칠게 하여 도료 정착율을 높이기 위한 목적으로 블라스팅 작업을 수행하게 된다. 블라스팅 작업은 6~10bar의 공압 호스를 통해 그리트를 분사시킴으로써 진행된다. 작업자는 블라스팅 호스를 가지고 이중선체블록 내부로 들어가서 블라스팅 작업을 수행한다.
이와 같이 종래에는 작업자가 블라스팅 작업복, 안전장비를 갖추고 이중선체블록 내에서 블라스팅 호스를 끌어가며 작업을 수행하였다.
그러므로 작업자 개개인의 작업실력이나 작업시의 상태에 따라 블라스팅 품질이 제각각 달라 균일한 품질을 얻기가 힘들다. 또한, 작업자가 6~10bar의 호스압력을 견뎌내며 선체블록 내부 곳곳을 블라스팅 작업하고 있는데, 이는 작업자의 안전사고 발생과 근골격계 질환의 문제를 야기시키고 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 블라스팅 로봇을 이중선체블록 내부에 투입하여, 블라스팅 노즐과 호스를 설치하고, 표준화된 시공기준에 따라 블라스팅 작업을 수행함으로써, 수작업을 보완 또는 대신할 수 있도록 한 로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상/하 론지 블라스팅 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 상/하부 론지를 여러 구역으로 나누고, 각 구역별 작업특성에 맞게 로봇 작업조건을 설정하여 블라스팅 작업을 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 목적은,
이중선체 블록의 상하부 론지 사이에 블라스팅 로봇을 이송가능하게 설치하고 상하부 론지의 설계정보를 입력받아 상하부 론지의 각면에 대한 정보를 로딩하는 로봇 로딩과정과;
상기 로봇 로딩 과정에서 입력된 설계정보에 의거하여 하부론지의 바닥면, 하부론지 좌측웨브, 하부론지 우측웨브, 하부론지 우측플랜지, 하부론지 좌측플랜지, 상부론지의 우측 플랜지 하부, 상부론지 우측 플랜지 상부, 상부론지 우측 웨브 및 천정면, 상부론지 좌측 웨브 및 천정면, 상부론지 좌측 플랜지 상부, 상부 론지 좌측 플랜지 하부에 대해서 각각 작업구역으로 분할하고, 각 작업구역별로 블라스팅 제어를 위해, 분사거리, 노즐 방향등 블라스팅 조건을 감안한 로봇의 위치와 이송속도, 위빙각도, 위빙속도를 설정하는 로봇제어정보 설정과정과;
상기 로봇제어정보 설정과정에서 설정된 각 구역별 로봇제어정보에 의거하여 로봇을 제어하여 하부론지의 바닥면부터 블라스팅 작업을 시작하여 로봇 이송 궤적에 따라 미리 설정된 순서에 의거하여 블라스팅 작업을 하는 블라스팅 작업과정을 수행하도록 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 블라스팅 작업과정은,
하부론지의 바닥면, 하부론지 좌측웨브, 하부론지 우측웨브, 하부론지 우측플랜지, 하부론지 좌측플랜지, 상부론지의 우측 플랜지 하부, 상부론지 우측 플랜지 상부, 상부론지 우측 웨브 및 천정면, 상부론지 좌측 웨브 및 천정면, 상부론지 좌측 플랜지 상부, 상부 론지 좌측 플랜지 하부의 순서로 블라스팅 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇제어정보 설정과정은,
위빙 속도를 각 구역의 중심부와 가장자리부에서 서로 다른 속도가 되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은, 로봇을 이용하여 정형화되어 있는 선체블록 내부의 상/하 론지를 블라스팅 작업할 경우, 표준화된 시공기준에 따라 균일한 블라스팅 표면 품질을 얻을 수 있고, 문제가 되고 있는 작업자 안전사고 발생과 근골격계 질환을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의해 로봇을 이용한 블라스팅 작업을 하기 위한 이중선체 블록의 상하부 론지 구성도.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 상하부 론지의 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 로봇을 이용한 이중선체블록의 상하부 론지 블라스팅 방법을 수행하기 위한 블라스팅 로봇의 위보기 자세와 아래보기 자세의 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상하부론지 블라스팅방법 흐름도.
도 6은 본 발명에 의한 로봇을 이용한 이중선체블록 내부 상하부론지 블라스팅방법 전체 작업 순서 설명도.
도 7 및 도 8은 본 발명을 설명하기 위한 각 구역별 작업 제어 순서도 설명도.
도 9는 본 발명에 의한 전체 블라스팅 작업 순서도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의해 로봇을 이용한 블라스팅 작업을 하기 위한 이중선체 블록의 상하부 론지 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 이중선체블록(100)은, 격벽(110)에 의해 여러 개의 방으로 나뉘어져 있는데, 각 방에는 상하부 론지(200)와 기타 구조물이 배치되어 있다. 따라서 상하부 론지(200)로 이루어진 여러개의 방으로 작업자가 블라스팅 호스를 끌고 다니면서 작업하기에는 매우 불편함이 많고, 균일한 작업 품질을 얻기 어려웠다.
이에 따라 본 출원인은 그리트 공급장비와 연결되어 그리트와 고압 에어를 분사하는 블라스팅 로봇을 개발하고, 본 발명에서는 상기 블라스팅 로봇을 이용하여 가장 효과적으로 이중선체 블록의 상하부 론지에 대한 블라스팅 작업을 수행할 수 있는 블라스팅 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 그리트 공급장비와 연결된 블라스팅 로봇을 이중선체블록(100)에 투입/설치함으로 시작된다.
본 발명에서는 도 2와 같은 상/하부 론지(200) 사이를 로봇으로 블라스팅 작업하는 방법을 제안한다. 도 2는 상/하부 론지(200)를 나타내는데, 하부론지(220)는 L-형강 또는 T-bar형태의 좌/우 웨브(Web;222)와 플랜지(Flange;223) 및 바닥면(221)으로 되어있고, 상부론지(210)는 하부론지(220)와 같이 좌/우 웨브(Web;212)와 플랜지(Flange;213)와 천정면(211)으로 구성되어 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 로봇을 이용한 이중선체블록의 상하부 론지 블라스팅 방법을 수행하기 위한 블라스팅 로봇의 위보기 자세와 아래보기 자세의 예시도이다.
본 발명에 이용되는 블라스팅 로봇(10)은, 하부론지(220)의 플랜지(223) 상에 이동 가능하게 설치되고(원점 좌표계의 X 축방향), 플랜지의 좌우측 방향(원점 좌표계의 Y축방향)으로 수직붐(11)이 슬라이드가능함과 아울러 수직붐(11)이 상하 승하강(원점 좌표계의 Z축 방향) 가능하게 구성되며, 수직붐(11)의 상단부에 다관절 로봇부가 설치되어 로봇부의 단부에 로봇 툴(12)이 설치되고 로봇 툴(12)의 끝단부에 블라스팅 노즐이 설치되어 구성된다. 로봇 툴(12)은 툴 끝단이 상하 방향으로 회전 가능하고, 다관절 로봇부에 의해 위빙 제어가 가능하도록 구성된다.
상기 블라스팅 로봇(10)의 블라스팅 제어를 위한 좌표계는 원점좌표계(X,Y,Z)(300)와 로봇 끝단부 툴 좌표계(XT, YT, ZT)(310)로 구성되는데, 원점좌표계(300)는 하부론지(220)의 좌우 플랜지(223) 사이를 기준 위치로 하고, 로봇 끝단부 툴 좌표계(310)는 툴 끝단부(330)를 기준 위치로 하여 설정한다.
도 5는 본 발명에 의한 로봇을 이용한 이중선체블록의 블라스팅 방법 흐름도이고 도 6은 본 발명에 의한 로봇을 이용한 이중선체블록의 블라스팅 작업 순서 설명도이다. 여기서, 도1 및 도 2와 도 6의 상하부 론지의 각 면은 동일한 대상이긴 하지만 구역으로 분할하여 설정하고 이에 대한 작업순서를 설명하기 위하여 도 6에서는 새로운 부호를 부여하여 설명한다.
이중선체 블록의 상하부 론지 사이에 블라스팅 로봇(10)을 이송가능하게 설치하고 상하부 론지의 설계정보를 입력받아 상하부 론지의 각면에 대한 정보를 로딩하는 로봇 로딩과정(S10)과;
상기 로봇 로딩 과정(S10)에서 입력된 설계정보에 의거하여 하부론지의 바닥면 작업구역(410), 하부론지 좌측웨브 작업구역(420), 하부론지 우측웨브 작업구역(430), 하부론지 우측플랜지 작업구역(440), 하부론지 좌측플랜지 작업구역(450), 상부론지의 우측 플랜지 하부 작업구역(460), 상부론지 우측 플랜지 상부 작업구역(470), 상부론지 우측 웨브 및 천정면 작업구역(480), 상부론지 좌측 웨브 및 천정면 작업구역(490), 상부론지 좌측 플랜지 상부 작업구역(500), 상부 론지 좌측 플랜지 하부 작업구역(510)으로 각각 작업구역을 분할하고, 각 작업구역별로 블라스팅 제어를 위해, 분사거리, 노즐 방향등 블라스팅 조건을 감안한 로봇의 위치와 이송속도, 위빙각도, 위빙속도를 설정하는 로봇제어정보 설정과정(S20)과;
상기 로봇제어정보 설정과정(S20)에서 설정된 각 구역별 로봇제어정보에 의거하여 로봇을 제어하여 하부론지의 바닥면부터 블라스팅 작업을 시작하여 로봇 이송 궤적에 따라 미리 설정된 순서에 의거하여 블라스팅 작업을 하는 블라스팅 작업과정(S30)을 수행하도록 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 블라스팅 작업과정(S30)은,
하부론지의 바닥면 작업구역(410), 하부론지 좌측웨브 작업구역(420), 하부론지 우측웨브 작업구역(430), 하부론지 우측플랜지 작업구역(440), 하부론지 좌측플랜지 작업구역(450), 상부론지의 우측 플랜지 하부 작업구역(460), 상부론지 우측 플랜지 상부 작업구역(470), 상부론지 우측 웨브 및 천정면 작업구역(480), 상부론지 좌측 웨브 및 천정면 작업구역(490), 상부론지 좌측 플랜지 상부 작업구역(500), 상부 론지 좌측 플랜지 하부 작업구역(510)의 순서로 블라스팅 작업을 하며, 이와 같은 작업순서는 블라스팅 작업의 동선과 로봇 및 호스 걸림 등 기타 유틸리티 배치를 감안하여 최적화한 결과이다.
상기 로봇 로딩과정(S20)에서 론지 설계정보를 입력받으면, 각 구역에 대해서 설계정보를 로딩한다. 로봇제어정보 설정과정(S20)은, 론지 설계정보에 의거하여 구역을 분할하고, 각 구역별로 로봇의 위치, 이동속도, 원점좌표계(300)에 대한 제어값, 툴 좌표계(310)에 대한 제어값을 각각의 구역별로 설정하여 위빙 제어를 할 수 있도록 설정한다. 상기 로봇제어정보 설정과정(S20)은, 위빙 속도를 각 구역의 중심부와 가장자리부에서 서로 다른 위빙 속도가 되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
로봇제어정보 설정과정(S20)에서 각 구역별로 로봇제어 정보를 설정한 후, 하부 론지의 바닥면부터 블라스팅 작업을 수행한다.
도 6은 상/하부 론지(200)를 로봇으로 블라스팅 작업하는 작업 전체를 도시하고 있다.
먼저, 상/하부 론지를 여러 구역으로 나누고, 각 구역별 블라스팅 작업특성에 맞게 로봇 작업조건을 설정한다. 또한, 블라스팅 작업은 그리트가 바닥으로 쌓이기 때문에 하부론지(220)부터 작업을 수행하여야 한다. 그래서, 블라스팅 작업(400)은 ① 하부론지의 바닥면 작업구역(410), ② 하부론지 좌측웨브 작업구역(420), ③ 하부론지 우측웨브 작업구역(430), ④ 하부론지 우측플랜지 작업구역(440), ⑤ 하부론지 좌측플랜지 작업구역(450), ⑥ 상부론지의 우측 플랜지 하부 작업구역(460), ⑦ 상부론지 우측 플랜지 상부 작업구역(470), ⑧ 상부론지 우측 웨브 및 천정면 작업구역(480), ⑨ 상부론지 좌측 웨브 및 천정면 작업구역(490), ⑩ 상부론지 좌측 플랜지 상부 작업구역(500), ⑪ 상부 론지 좌측 플랜지 하부 작업구역(510)의 순서로 설정된 시공기준에 따라 진행된다.
작업 순서는 하부론지의 바닥면 작업구역(410)부터 블라스팅 작업을 시작하는데, 이는 다른 구역의 블라스팅 작업시 그리트가 바닥면에 쌓이기 때문에 먼저 선 수행하여 전체가 원하는 품질을 얻을 수 있도록 한 것이다. 그리고 본 발명에서는 구역별로 분할 작업을 수행하되, 상부 론지의 우측 플랜지 상부와 우측 웨브, 상부 론지의 우측 웨브와 천정면, 상부론지 좌측 웨브와 천정면, 상부론지 좌측 웨브와 상부론지 좌측 플랜지 상부를 각각의 구역으로 블라스팅 작업을 한다.
이는 상부론지에서 서로 블라스팅 영역이 중첩되는 것을 최소화시킴과 아울러 모서리부분에 대해서 고품질의 블라스팅이 이루어질 수 있도록 모서리 영역은 각면을 중첩하여 블라스팅 시키도록 한다. 즉, 모서리 영역이 중심위치가 되게 블라스팅을 수행하도록 구역을 정하고 블라스팅을 수행함으로써 모서리부분에서의 품질저하를 막는다.
도 7 및 도 8은 본 발명을 설명하기 위한 각 구역별 작업 제어 순서도 설명도이고, 도 9는 본 발명에 의한 전체 블라스팅 작업 순서도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 원점 좌표계(300)의 시작 위치와, 툴 좌표계(310)의 시작 위치를 설정하여 지정된 작업위치로 로봇을 이동시킨다(411)(①). 여기서 320은 블라스팅 로봇의 끝단부 노즐을 잡기위한 작업 툴인 로봇 툴이고, 330은 그리트 분사를 위한 블라스팅 노즐이다. 블라스팅 작업을 시작하여 노즐 위빙동작(412)(②)으로 블라스팅 작업면적을 극대화 시킨다. 그리고, 론지 방향(원점 좌표계의 X축 방향)으로 위빙을 하면서 로봇을 이동(413)(③) 시킨다. 이와같이 지정된 작업 위치로 이동①, 노즐 위빙동작②, 위빙시키면서 론지방향 이동③의 순서로 각 구역별 블라스팅 작업을 진행하는 것이다.
이와같이 설정된 각 구역에 대해서 도 6의 작업 1(①) 부터 작업 11(⑪)까지를 순서대로 진행하며, 각 작업 구역에서는 작업 지정위치로 로봇이동(작업1 모션)(411), 노즐 위빙동작(412), 론지방향 로봇이동(413)의 작업 진행을 하게 된다.
10 : 블라스팅 로봇 11 : 수직붐
12 : 툴 100 : 이중선체블록
110 : 격벽 200 : 상하부 론지
210 : 상부 론지 211 : 상부론지 천정면
212 : 상부론지 웨브(Web) 213 : 상부 론지 플랜지
220 : 하부론지 221 : 하부론지 바닥면
222 : 하부론지 웨브
223 : 하부론지 플랜지 300 : 원점 좌표계
310 : 툴 좌표계 320 : 로봇 툴
330 : 블라스팅 노즐

Claims (3)

  1. 이중선체 블록의 상하부 론지 블라스팅 방법에 있어서,
    이중선체 블록의 상하부 론지 사이에 블라스팅 로봇(10)을 이송가능하게 설치하고 상하부 론지의 설계정보를 입력받아 상하부 론지의 각면에 대한 정보를 로딩하는 로봇 로딩과정(S10)과;
    상기 로봇 로딩 과정(S10)에서 입력된 설계정보에 의거하여 하부론지의 바닥면 작업구역(410), 하부론지 좌측웨브 작업구역(420), 하부론지 우측웨브 작업구역(430), 하부론지 우측플랜지 작업구역(440), 하부론지 좌측플랜지 작업구역(450), 상부론지의 우측 플랜지 하부 작업구역(460), 상부론지 우측 플랜지 상부 작업구역(470), 상부론지 우측 웨브 및 천정면 작업구역(480), 상부론지 좌측 웨브 및 천정면 작업구역(490), 상부론지 좌측 플랜지 상부 작업구역(500), 상부 론지 좌측 플랜지 하부 작업구역(510)으로 각각 작업구역을 분할하고, 각 작업구역별로 블라스팅 제어를 위해, 분사거리, 노즐 방향에 대한 블라스팅 조건을 감안한 로봇의 위치와 이송속도, 위빙각도, 위빙속도를 설정하는 로봇제어정보 설정과정(S20)과;
    상기 로봇제어정보 설정과정(S20)에서 설정된 각 구역별 로봇제어정보에 의거하여 로봇을 제어하여 하부론지의 바닥면부터 블라스팅 작업을 시작하여 로봇 이송 궤적에 따라 미리 설정된 순서에 의거하여 블라스팅 작업을 하는 블라스팅 작업과정(S30)을 수행하도록 이루어짐을 특징으로 하는 로봇을 이용한 이중선체 블록의 상하부 론지 블라스팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블라스팅 작업과정(S30)은,
    ① 하부론지의 바닥면 작업구역(410), ② 하부론지 좌측웨브 작업구역(420), ③ 하부론지 우측웨브 작업구역(430), ④ 하부론지 우측플랜지 작업구역(440), ⑤ 하부론지 좌측플랜지 작업구역(450), ⑥ 상부론지의 우측 플랜지 하부 작업구역(460), ⑦ 상부론지 우측 플랜지 상부 작업구역(470), ⑧ 상부론지 우측 웨브 및 천정면 작업구역(480), ⑨ 상부론지 좌측 웨브 및 천정면 작업구역(490), ⑩ 상부론지 좌측 플랜지 상부 작업구역(500), ⑪ 상부 론지 좌측 플랜지 하부 작업구역(510)의 순서로 블라스팅 작업을 하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 이중선체 블록의 상하부 론지 블라스팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇제어정보 설정과정(S20)은,
    론지 설계정보에 의거하여 구역을 분할하고, 각 구역별로 로봇의 위치, 이동속도, 원점좌표계(300)에 대한 제어값, 툴 좌표계(310)에 대한 제어값을 각각의 구역별로 설정하여 위빙 제어를 할 수 있도록 설정하되, 위빙 속도를 각 구역의 중심부와 가장자리부에서 서로 다른 위빙 속도가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 이중선체 블록의 상하부 론지 블라스팅 방법.
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