KR20120045863A

KR20120045863A - 선체 블록 내부 작업용 이동 장치 및 이동 장치간 도킹 방법

Info

Publication number: KR20120045863A
Application number: KR20100107709A
Authority: KR
Inventors: 박진형; 박영준; 김은중; 김상휘; 조승호; 신영일
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2012-05-09
Also published as: JP2013537852A; CN103328317A; US20130206956A1; DE112011103641T5; DE112011103641B4; JP5583280B2; KR101194579B1; CN103328317B; US9126331B2; WO2012060541A1

Abstract

선체 블록 내부 작업용 이동 장치 및 이동 장치 간 도킹 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치는, 제1 방향으로 뻗어 작업 로봇을 안내하며 제1단과 제2단을 양 끝으로 하는 한 쌍의 로봇 안내 레일, 로봇 안내 레일의 제1단 부근에 구비되어 있으며 제1 방향에 직각인 제2 방향의 회전축을 가지는 한 쌍의 제1 롤러, 로봇 안내 레일의 제1단 부근에 구비되어 있고 제1 방향으로 뻗으며 위를 향하는 갈고리를 포함하는 한 쌍의 갈고리 암, 로봇 안내 레일의 제2단 부근에 구비되어 있고 갈고리 암에 대응하는 곳에 위치하며 갈고리 암의 갈고리가 아래쪽에서 걸릴 수 있는 한 쌍의 갈고리 걸이, 그리고 로봇 안내 레일의 제2단 부근에 구비되어 있고 제1 방향으로 뻗어 있고 제1 롤러와 정렬되어 있으며 제1 롤러를 안내하는 윗면을 가지는 한 쌍의 도킹 안내 레일을 포함한다.

Description

선체 블록 내부 작업용 이동 장치 및 이동 장치간 도킹 방법{MOVING APPARATUS FOR WORKING IN HULL BLOCK AND DOCKING METHOD BETWEEN MOVING APPARATUS}

본 발명은 선체 블록 내부 작업용 이동 장치 및 이동 장치간 도킹 방법에 관한 것이다.

선박은 일반 건축물보다 그 규모가 훨씬 크고 복잡하기 때문에 수많은 부재와 기자재를 블록 단위로 제작한 뒤 조립하여 만드는 과정을 거친다. 선체 블록을 제작할 때에는 작업 로봇을 사용하여 하는 데에는 용접, 도장, 및 검사 등의 작업을 수행하며, 와이어를 이용하여 작업 로봇을 블록 내에서 이동하기 위한 자율 이동 장치가 개발되어 있다.

하나의 블록에 대한 작업은 블록을 여러 개의 셀로 구획하고 각 셀에 하나씩 자율 이동 장치를 설치하고 작업 로봇을 옮겨 실어가며 수행한다. 이와 같이 작업 로봇을 한 이동 장치에서 다른 이동 장치로 옮겨 싣기 위해서는 먼저 셀 사이에 형성된 출입구를 통해서 이동 장치를 도킹시켜야 하는데, 종래의 도킹 수단은 일반적으로 볼트와 너트의 결합 방식을 이용한 것이다.

그러나 볼트와 너트를 이용한 방식은 나사 부분에 이물질이 끼는 경우 도킹이 어려울 수 있으며, 출입구에서 도킹 모듈이 차지하는 공간이 커서 작업 로봇이 이동할 수 있는 여유 공간이 줄어들 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 도킹이 용이하며 공간을 적게 차지하는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치는, 선체 블록 내부에서 작업하는 작업 로봇을 탑재할 수 있는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치로서, 제1 방향으로 뻗어 상기 작업 로봇을 안내하며 제1단과 제2단을 양 끝으로 하는 한 쌍의 로봇 안내 레일, 상기 로봇 안내 레일의 제1단 부근에 구비되어 있으며 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향의 회전축을 가지는 한 쌍의 제1 롤러, 상기 로봇 안내 레일의 제1단 부근에 구비되어 있고 상기 제1 방향으로 뻗으며 위를 향하는 갈고리를 포함하는 한 쌍의 갈고리 암, 상기 로봇 안내 레일의 제2단 부근에 구비되어 있고 상기 갈고리 암에 대응하는 곳에 위치하며 상기 갈고리 암의 갈고리가 아래쪽에서 걸릴 수 있는 한 쌍의 갈고리 걸이, 그리고 상기 로봇 안내 레일의 제2단 부근에 구비되어 있고 상기 제1 방향으로 뻗어 있고 상기 제1 롤러와 정렬되어 있으며 상기 제1 롤러를 안내하는 윗면을 가지는 한 쌍의 도킹 안내 레일을 포함한다.

상기 제1 롤러는 가운데가 오목한 쐐기형일 수 있다.

상기 도킹 안내 레일의 윗면은 상기 제1 롤러의 제1 방향 위치를 한정할 수 있는 안내부를 포함할 수 있다.

상기 안내부는, 상기 로봇 안내 레일의 제2단으로부터 제1단을 향하는 방향으로 내리막인 경사부, 그리고 상기 경사부의 끝에서 시작하여 위로 올라가 있는 종료부를 포함할 수 있다.

상기 종료부는 원호의 모양일 수 있다.

상기 종료부와 상기 경사부의 경계점은 상기 안내부에서 가장 높이가 낮을 수 있다.

상기 갈고리에서 상기 제1 롤러의 회전축까지의 제1 방향 거리는 상기 갈고리 걸이에서 상기 경계점까지의 제1 방향 거리와 동일하고, 상기 제1 롤러의 회전축에서 상기 로봇 안내 레일의 전단까지의 제1 방향 거리는 상기 경계점에서 상기 로봇 안내 레일의 후단까지의 제1 방향 거리와 동일할 수 있다.

상기 제1 롤러 및 상기 갈고리 암은 상기 제1 방향을 따라 상기 로봇 안내 레일의 제1단 바깥으로 튀어나와 있으며, 상기 갈고리 걸이 및 상기 도킹 안내 레일은 상기 제1 방향을 따라 상기 로봇 안내 레일의 제2단을 벗어나지 않을 수 있다.

상기 갈고리 걸이는 상기 갈고리 암의 갈고리를 수용하는 요홈을 가질 수 있다.

상기 이동 장치는, 본체, 그리고 상기 본체와 결합되어 있으며 상기 제1 롤러 및 상기 갈고리 암을 포함하는 제1 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 로봇 안내 레일은 상기 본체 및 상기 제1 모듈의 윗면에 각각 구비되어 있는 제1 및 제2 부분을 포함할 수 있다.

상기 제1 모듈은, 상기 본체에 고정되어 있는 고정부, 그리고 상기 로봇 안내 레일의 제2 부분에 고정되어 있으며 상기 본체를 기준으로 이동할 수 있는 가동부를 포함할 수 있으며, 상기 가동부는 상기 제1 롤러 및 상기 갈고리 암을 포함할 수 있다.

상기 본체는, 상기 가동부에 한쪽 끝이 고정되어 있는 와이어, 상기 와이어를 감는 윈치, 그리고 상기 윈치를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.

상기 고정부는, 상기 본체의 측면에 고정되어 있으며 상기 본체로부터 멀어질수록 내리막인 경사변을 가지는 삼각 구멍을 가지는 한 쌍의 고정 부재, 그리고 상기 한 쌍의 고정 부재 사이에 위치하며, 상기 본체로부터 멀어질수록 내리막인 경사면을 가지는 미끄럼 부재를 포함할 수 있으며, 상기 가동부는, 상기 고정 부재의 삼각 구멍을 관통하며, 상기 제2 방향의 회전축을 가지는 한 쌍의 제2 롤러, 그리고 상기 미끄럼 부재에 대응하는 위치에 설치되어 있는 볼 캐스터를 더 포함할 수 있다.

상기 가동부의 무게 중심은 상기 제1 롤러와 상기 제2 롤러의 사이에 위치할 수 있다.

상기 삼각 구멍의 경사변은 상기 미끄럼 부재의 경사면 및 상기 도킹 안내 레일의 경사부보다 경사가 급할 수 있다.

상기 이동 장치는, 상기 본체를 중심으로 상기 제1 모듈과 반대쪽에서 상기 본체와 결합되어 있으며 상기 갈고리 걸이 및 상기 도킹 안내 레일을 포함하는 제2 모듈을 더 포함할 수 있으며, 상기 로봇 안내 레일은 상기 제2 모듈의 윗면에 구비되어 있는 제3 부분을 더 포함할 수 있다.

상기 로봇 안내 레일은 상기 본체의 아랫면에 구비되어 있는 제4 부분을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 모듈은 상기 본체를 중심으로 회전 가능하며, 상기 제2 모듈이 상기 본체를 중심으로 180도 회전했을 때 상기 로봇 안내 레일의 제3 부분과 제4 부분이 서로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치 간 도킹 방법은, 본체 및 도킹 모듈을 포함하는 제1 이동 장치를 제2 이동 장치의 상부에 접근시키는 단계, 상기 도킹 모듈의 가동부를 회전시킴으로써 상기 가동부를 상기 제2 이동 장치의 도킹 안내 레일에 접촉시키는 단계, 상기 가동부를 상기 도킹 안내 레일을 따라 내리막 이동시킴으로써 상기 가동부의 갈고리를 상기 제2 이동 장치의 갈고리 걸이 하부에 위치시키는 단계, 상기 도킹 안내 레일을 따르는 상기 가동부의 이동을 중지시키는 단계, 그리고 상기 제1 이동 장치를 하강하여 상기 가동부를 역회전시킴으로써 상기 갈고리를 상승시켜 상기 갈고리 걸이에 거는 단계를 포함한다.

상기 도킹 모듈은 상기 가동부 외에 상기 본체에 고정된 고정부를 더 포함할 수 있으며, 상기 가동부는 상기 본체와 와이어로 연결될 수 있다.

상기 접근 단계는 상기 와이어가 감겨 있는 상태에서 수행되며, 상기 회전 단계 및 상기 이동 단계는 상기 와이어를 점차로 풂으로써 연속적으로 수행될 수 있다.

상기 회전 단계, 상기 이동 단계 및 상기 역회전 단계는 상기 가동부의 중력에 의하여 이루어질 수 있다.

상기 회전 단계는 상기 고정부의 지지 부재에 결합된 상기 가동부의 지지 롤러의 회전축을 중심으로 상기 가동부가 회전하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 이동 단계는 상기 가동부의 쐐기형 롤러가 상기 가동부의 중력에 의하여 상기 도킹 안내 레일의 경사부를 따라 굴러가는 단계를 포함할 수 있다.

상기 회전 단계는 상기 가동부의 볼 캐스터가 상기 고정부의 미끄럼 부재와 접촉하는 단계를 더 포함하며, 상기 이동 단계는 상기 볼 캐스터가 상기 미끄럼 부재의 경사면을 따라 미끄러져 내려가는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 중지 단계는 상기 도킹 안내 레일의 경사부 끝에 형성된 원호 모양의 종료부에서 상기 쐐기형 롤러의 이동이 멈추는 단계를 포함할 수 있다.

상기 역회전 단계는, 상기 제1 이동 장치를 하강하여 상기 볼 캐스터를 상기 미끄럼 부재로부터 이격시키는 단계, 그리고 상기 쐐기형 롤러를 중심으로 상기 가동부가 역회전하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 도킹 방법은 상기 역회전 단계 후에 상기 본체를 상기 가동부에 접근시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치는 도킹이 용이하고 공간을 적게 차지하여 도킹에 소요되는 시간을 줄이고 도킹 성능을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치가 선체 블록 내부에 설치된 형태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 이동 장치에서 본체의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도킹 모듈의 사시도이다.
도 5는 도킹 모듈 및 도킹 모듈 구동부의 측면도이다.
도 6은 도킹 모듈 및 도킹 모듈 구동부의 평면도이다.
도 7은 도킹 모듈의 갈고리 암을 도시한 사시도이다.
도 8은 도킹 모듈의 쐐기형 롤러를 도시한 사시도이다.
도 9는 도킹 모듈의 고정 부재를 도시한 측면도이다.
도 10은 도킹 모듈의 미끄럼 부재를 도시한 측면도이다.
도 11은 회전 모듈 및 회전 모듈 구동부의 측면도이다.
도 12는 회전 모듈 및 회전 모듈 구동부의 평면도이다.
도 13 내지 도 15는 각각 회전 모듈의 갈고리 걸이를 도시한 사시도, 정면도 및 측면도이다.
도 16은 회전 모듈의 도킹 안내 레일을 도시한 측면도이다.
도 17 내지 도 19는 각각 갈고리 암과 갈고리 걸이가 결합한 상태를 보여주는 사시도, 정면도 및 측면도이다.
도 20은 갈고리 암, 쐐기형 롤러, 갈고리 걸이 및 도킹 안내 레일의 정렬 상태를 보여주는 평면도이다.
도 21은 갈고리 암, 쐐기형 롤러, 갈고리 걸이 및 도킹 안내 레일의 정렬 상태를 보여주는 측면도이다.
도 22 및 도 23은 본 실시예에 따른 두 개의 이동 장치의 도킹 동작을 순서대로 보여주는 개략도이다.
도 24 내지 도 27은 두 이동 장치 사이의 도킹 과정을 구체적으로 보여주는 개략적인 측면도이다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

먼저 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치의 전체 구조에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치가 선체 블록 내부에 설치된 형태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치(10)는 선체 블록(1) 내부에 설치되어 작업 로봇(40)을 탑재하고 지정 위치로 이동함으로써 그 위치에서 작업 로봇(40)이 작업을 수행할 수 있도록 하는 장치이다. 본 실시예에서 이동 장치(10)는 복수의 와이어(161)를 통하여 선체 블록(1) 내에 설치되며, 와이어(161)의 길이를 조절함으로써 선체 블록(1) 내 위치를 바꿀 수 있다.

도 2를 참고하면, 본 실시예의 이동 장치(10)는 본체(100)와 그 양 끝에 결합되어 있는 도킹 모듈(200) 및 회전 모듈(300)을 포함한다.

본체(100)는 대략 직육면체 모양의 외관을 가질 수 있으며 특히 윗면이 편형할 수 있으나 그 모양이 이에 한정되지는 않는다. 도킹 모듈(200)과 회전 모듈(300)의 윗면은 편평할 수 있으며, 본체(100)의 윗면과 동일한 면 상에서 이어질 수 있다.

본체(100)의 윗면 및 아랫면, 도킹 모듈(200)의 윗면, 회전 모듈(300)의 윗면에는 각각 서로 마주 보는 한 쌍의 로봇 안내 레일(400)이 고정되어 있으며, 그 중 한쪽 로봇 안내 레일(400)의 위에는 고정 보조 부재(450)가 구비되어 있다. 본체(100), 도킹 모듈(200) 및 회전 모듈(300)에 설치된 로봇 안내 레일(400)의 부분들은 서로 분리될 수 있다.

도 2에 쌍방향 화살표로 도시한 것처럼, 설명의 편의상 앞으로는 본체(100)의 장변 방향은 길이 방향, 윗면 및 아랫면의 단변 방향은 너비 방향, 수직변의 방향은 높이 방향이라 정한다. 또한 길이 방향에서 도킹 모듈(200)을 향하는 쪽을 전방, 회전 모듈(300)을 향하는 쪽을 후방이라 하고, 너비 방향에서 두 로봇 안내 레일(400) 사이로 향하는 방향을 내측, 그 반대의 방향을 외측이라 한다. 길이 방향, 너비 방향 및 높이 방향은 실질적으로 서로 직각을 이룬다.

회전 모듈(300)은 길이 방향에 평행한 회전축을 중심으로 회전할 수 있으며, 180도 회전한 후의 회전 모듈(300)의 로봇 안내 레일(400) 부분은 본체(100)의 아랫면에 구비된 로봇 안내 레일(400) 부분과 이어진다.

작업 로봇(40)은 로봇 안내 레일(400)을 따라 이동 장치(10)의 윗면 또는 아랫면 위를 이동하며, 필요에 따라 이동 장치(10) 윗면 또는 아랫면의 특정 위치에 고정 부재(도시하지 않음)에 의하여 고정된다. 고정 부재는 작업 로봇(40), 고정 보조 부재(450) 및 그 아래의 로봇 안내 레일(400)과 결합하며, 고정 보조 부재(450)는 고정 부재가 움직이지 않도록 마찰력을 강화시키는 역할을 하는 것으로서 털 등으로 이루어진다.

그러면, 본 실시예에 따른 이동 장치(10)에서 본체(100), 도킹 모듈(200) 및 회전 모듈(300)의 구조에 대하여 도 3 내지 도 16을 도 1 및 도 2와 더불어 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 이동 장치에서 본체의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도킹 모듈의 사시도이고, 도 5는 도킹 모듈 및 도킹 모듈 구동부의 측면도이고, 도 6은 도킹 모듈 및 도킹 모듈 구동부의 평면도이고, 도 7은 도킹 모듈의 갈고리 암을 도시한 사시도이고, 도 8은 도킹 모듈의 쐐기형 롤러를 도시한 사시도이고, 도 9는 도킹 모듈의 고정 부재를 도시한 측면도이고, 도 10은 도킹 모듈의 미끄럼 부재를 도시한 측면도이고, 도 11은 회전 모듈 및 회전 모듈 구동부의 측면도이고, 도 12는 회전 모듈 및 회전 모듈 구동부의 평면도이고, 도 13 내지 도 15는 각각 회전 모듈의 갈고리 걸이를 도시한 사시도, 정면도 및 측면도이며, 도 16은 회전 모듈의 도킹 안내 레일을 도시한 측면도이다.

도 3을 참고하면, 본체(100)는 덮개(housing)(110), 이동 수단 구동부(160), 회전 모듈 구동부(180), 도킹 모듈 구동부(170), 제어부(140) 등을 포함한다.

이동 수단 구동부(160)는 이동 장치(10)를 이동시키는 이동 수단을 구동하는 부분으로서, 앞서 설명한 것처럼 본 실시예에 따른 이동 장치(10)의 이동 수단은 복수의 와이어(161)이다. 이동 수단 구동부(160)는 덮개(110) 또는 그 내부의 프레임(도시하지 않음)에 고정되어 있으며, 와이어(161)가 감기는 윈치(winch)와 윈치를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, 이동 장치(10)의 이동 수단 구동부(160)에 연결된 와이어(161)의 다른 쪽 끝은 덮개(110)에 형성되어 있는 관통공(112)을 통과하여 선체 블록(1)에 고정된다.

이동 장치(10)가 상하좌우로 움직이기 위해서는 와이어(161)의 수효가 6개 이상이어야 하며, 이동 수단 구동부(160) 및 관통공(112)의 수효는 와이어(161)의 수효와 동일하다. 특히, 이동 장치(10)가 선체 블록(1) 바닥에 대하여 평행을 유지하면서 선체 블록(1) 내부를 구석구석 이동하기 위해서는 와이어(161)의 수효가 8개 이상일 수 있다.

관통공(112)의 위치는 관통공(112)의 수효, 선체 블록(1)의 크기나 이동 장치(10)의 크기 등에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어, 이동 장치(10) 본체(100)의 외관이 직육면체이고 관통공(112)이 6개인 경우, 관통공(112)이 본체(100)의 6개 면에 각각 형성될 수 있다. 도면에 도시한 것처럼 관통공(112)이 8개인 경우에는 본체(100)의 네 측면 중 두 개의 길이 방향 측면에 각각 4개씩 형성될 수 있으며, 측면의 네 개 모퉁이 부근에 각각 하나씩 형성될 수 있다.

이동 장치(10)의 선체 블록(1) 내 위치는 이동 수단 구동부(160)를 사용하여 각각의 와이어(161)를 감거나 풂으로써 제어할 수 있다.

각 이동 수단 구동부(160)는 대응하는 관통공(112)과 인접한 곳에 위치할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 도킹 모듈 구동부(170)는 도킹 모듈(200) 쪽에 위치하는 덮개(110)의 벽면 또는 그 내부의 프레임에 고정되어 있으며, 와이어(171), 윈치(172), 한 쌍의 평기어(173, 174), 모터(175), 도르래(176) 및 고정 부재(177)를 포함한다.

와이어(171)는 윈치(172)에 감겨 있으며, 덮개(110) 또는 프레임에 고정된 고정 부재(177)와 결합된 도르래(176)를 거쳐 덮개(110)의 관통공(114)을 통과하며 그 끝은 도킹 모듈(200)에 고정되어 있다.

윈치(172)는 한 쌍의 평기어(173, 174)를 통하여 모터(175)의 동력을 전달받아 회전함으로써 와이어(171)를 풀거나 감는다. 평기어(173, 174)는 각각 윈치(172) 및 모터(175)와 동축 상에 고정되어 있으며, 서로 맞물려 있다.

도 11 및 도 12를 참고하면, 회전 모듈 구동부(180)는 회전 모듈(300) 쪽에 위치하는 덮개(110)의 벽면 또는 그 내부의 프레임에 고정되어 있으며, 모터(182)와 이에 연결된 감속기(184)를 포함한다. 감속기(184)는 축이 평행하고 서로 맞물린 복수의 기어를 포함하며 회전 모듈(300)과 결합되어 모터(182)의 회전력을 회전 모듈(300)에 전달함으로써 회전 모듈(300)을 회전시킨다.

다시 도 3을 참고하면, 제어부(140)는 덮개(110)의 내부 또는 외부에 설치될 수 있으며, 이동 수단 구동부(160), 회전 모듈 구동부(180), 도킹 모듈 구동부(170) 등 본체(100) 내의 구동 장치들을 외부의 신호에 따라 제어한다.

도 2 내지 도 6을 참고하면, 도킹 모듈(200)은 본체(100)에 고정된 고정부(260, 270)와 본체(100)를 기준으로 이동할 수 있는 가동부(210, 220, 230, 240, 250, 255, 275, 280, 290)를 포함한다. 가동부(210, 220, 230, 240, 250, 255, 275, 280, 290)는 와이어(171)에 의하여 본체(100)와 연결되어 있고 와이어(171)를 풀거나 감음으로써 본체(100)로부터 멀어지거나 가까워지도록 할 수 있다. 고정부(260, 270)는 가동부(210, 220, 230, 240, 250, 255, 275, 280, 290)와 결합하여 있으며, 가동부(210, 220, 230, 240, 250, 255, 275, 280, 290)의 이동 범위를 한정한다.

가동부(210, 220, 230, 240, 250, 255, 275, 280, 290)는 로봇 안내 레일(400)에 직접 또는 간접적으로 고정되어 있다.

도 2를 참고하면, 바닥판(290)은 로봇 안내 레일(400)에 직접 고정되어 있으며, 그 윗면은 편평하고 본체(100)의 윗면과 실질적으로 동일한 평면 상에 있을 수 있다. 도 2에는 나타나 있지 않지만 바닥판(290) 아래에는 복잡한 구조가 형성되어 있으며, 이를 명확하게 보여주기 위하여 편의상 도 4에서는 바닥판(290)을 도시하지 않았고, 도 6에서는 그 경계만 도시하였다. 같은 이유로 도 6에서는 로봇 안내 레일(400) 및 고정 보조 부재(450)를 도시하지 않았다.

도 4를 참고하면, 로봇 안내 레일(400)의 전방 양 측면에는 한 쌍의 게이트 부재(280)가 구비되어 있다. 게이트 부재(280)는 로봇 안내 레일(400)의 측면에 회전 가능하게 결합된 수직부와 이로부터 구부러져 비스듬하게 내측을 향하는 경사부를 포함한다. 게이트 부재(280)는 이동 장치(10)에 탑재된 작업 로봇(40)이 도킹 모듈(200)을 지나쳐 이동 장치(10) 바깥으로 이탈하는 것을 방지한다. 게이트 부재(280)는 수직부의 중심축을 중심으로 회전할 수 있어서, 도킹 시에는 게이트 부재(280)를 회전시켜 경사부가 로봇 안내 레일(400) 방향으로 향하게 개방함으로써 작업 로봇(40)이 다른 장치로 이동할 수 있도록 한다. 도 5 및 도 6에는 편의상 게이트 부재(280)를 도시하지 않았다.

양쪽 로봇 안내 레일(400)의 전단에는 한 쌍의 롤러(roller) 암(arm)(210)이 고정되어 있고, 롤러 암(210) 각각의 끝 부분 아래 쪽에는 갈고리(hook) 암(220)이 고정되어 있다. 롤러 암(210)과 갈고리 암(220)은 길이 방향으로 뻗어 있으며 갈고리 암(220)이 롤러 암(210)보다 더 전방으로 튀어 나와 있다. 갈고리 암(220)은 롤러 암(210)에 비해서 약간 외측에 위치할 수 있다.

도 7을 참고하면, 갈고리 암(220)은 길이 방향으로 뻗은 팔 부분(222)과 그 끝에서 위쪽으로 꺾인 갈고리 부분(224)을 포함한다. 팔 부분(222)의 윗면은 편평하게 수평을 유지할 수 있으며, 팔 부분(222)과 갈고리 부분(224)이 만나는 지점은 둥글게 처리될 수 있다. 갈고리 암(220)은 롤러 암(210)에 직접 고정될 수도 있고 다른 부재를 통하여 간접적으로 결합될 수도 있다.

롤러 암(210) 각각의 끝에는 롤러 결합 부재(240)가 고정되어 있고, 롤러 결합 부재(240)에는 너비 방향의 회전축을 가지는 쐐기형 롤러(230)가 결합되어 있다. 도 8을 참고하면, 쐐기형 롤러(230)는 한 쌍의 원뿔대가 윗면을 서로 맞대고 있는 모양으로서 바깥쪽의 둘레(232)가 가장 크고 중앙의 둘레(234)가 가장 작다. 그러나 이와는 달리 한 쌍의 원뿔대가 중간의 원통을 사이에 두고 연결된 형태일 수도 있다.

쐐기형 롤러(230)에는 중심축을 중심으로 하는 원통 모양의 삽입봉(236)이 형성되어 롤러 결합 부재(240)에 회전 가능하도록 삽입될 수 있다. 이와는 달리 쐐기형 롤러(230)의 중심축 부근을 관통하는 관통공이 형성되고, 관통공 내에 삽입봉(236)이 삽입된 형태일 수도 있다. 쐐기형 롤러(230)는 로봇 안내 레일(400)의 전단보다 전방으로 더 튀어 나와 있으며 갈고리 암(220)의 외측에 위치할 수 있다.

바닥판(290)의 밑면에는 두 쌍의 지지 부재(255)가 고정되어 있으며, 한 쌍씩 짝을 이루어 양쪽에 위치한다. 각각의 지지 부재(255)는 대략 뒤집힌 직각 삼각형으로서 밑변은 바닥판(290)에 고정되어 있고, 측변은 본체(100)와 인접한다. 네 개의 지지 부재(255) 중 외측에 위치한 두 개의 지지 부재(255)와 내측에 위치한 두 개의 지지 부재(255)의 모양이 서로 다를 수 있으며, 도면에서는 외측의 것이 내측 것보다 크다. 그러나 지지 부재(255)의 모양은 앞에서 설명한 것에 한정되지 않는다.

각각의 지지 부재(255)에서 빗변과 측변이 만나 이루는 모서리 부근에는 구멍이 뚫려 있으며, 각 쌍의 지지 부재(255)의 구멍에는 지지 롤러(250)의 양 끝이 삽입되어 있다. 지지 롤러(250)는 너비 방향의 회전축을 중심으로 회전할 수 있으며, 두 개의 지지 롤러(250)는 실질적으로 일직선 상에 놓여 있다.

바닥판(290)의 밑면에는 또한 볼 캐스터(275)가 설치되어 있다. 볼 캐스터(275)의 너비 방향 위치는 두 지지 롤러(250) 사이의 중간 지점이며 높이 방향 위치는 지지 롤러(250)보다 위쪽이다. 볼 캐스터(275)의 길이 방향 위치는 도킹 모듈(200)과 본체(100)의 경계로부터 도킹 모듈(200) 쪽으로 약간 들어가 있다. 볼 캐스터(275)의 위쪽에는 본체(100)에서 나온 와이어(171)의 끝이 고정된다.

본체(100)의 도킹 모듈(200) 쪽 바깥 면에는 대략 삼각형 모양의 구멍(앞으로 “삼각 구멍”이라 함)(262)을 가지는 한 쌍의 고정 부재(260)가 고정되어 있다. 도 9를 참고하면, 삼각 구멍(262)은 대략 본체(100) 쪽에서 멀어지면서 아래로 기울어진 아랫변(앞으로 “경사변”이라 함)(264), 이와는 반대로 위쪽으로 기울어진 윗변 및 이 두 변을 연결하는 세로변으로 이루어진다. 각각의 고정 부재(260)는 짝을 이루는 두 지지 부재(255)의 사이에 위치하며, 지지 롤러(250)가 고정 부재(260)의 삼각 구멍(262)을 관통한다. 삼각 구멍(262)의 모서리는 둥글게 처리되어 지지 롤러(250)와 삼각 구멍(262)의 면이 부드럽게 접촉할 수 있도록 할 수 있다.

두 쌍의 고정 부재(260) 사이에는 본체(100)에 고정된 미끄럼 부재(270)가 구비되어 있다. 도 10을 참고하면, 미끄럼 부재(270)는 볼 캐스터(275)에 대응하는 위치에 있는 경사면(274)을 가지고 있으며, 경사면(274)의 경사도는 고정 부재(260) 삼각 구멍(262)의 경사변(264)의 경사도보다 작다.

이러한 도킹 모듈(200)에서 무게 중심은 쐐기형 롤러(230)와 지지 롤러(250) 사이에 위치한다.

도킹 모듈(200)과 본체(100) 사이에 좌우 방향 오정렬이 생기지 않도록 V자 홈이 있는 브라켓이 도킹 모듈(200) 또는 본체(100)에 구비될 수 있다.

도 2, 도 11 및 도 12를 참고하면, 회전 모듈(300)은 로봇 안내 레일(400)이 상부에 설치된 프레임(310)을 기본 골격으로 포함하며, 회전 모듈(300)에 포함되는 기타 부분은 이 프레임(310)에 의하여 지지된다.

프레임(310)은 용기(350) 바깥의 외부 프레임과 내측의 내부 프레임을 포함하는데, 외부 프레임은 도면에 나타나 있으나 내부 프레임은 도면에 나타나 있지 않다. 내부 프레임과 외부 프레임은 용기(350)를 사이에 두고 나사 등 결합 부재를 통하여 서로 결합 및 고정될 수 있다. 내부 프레임은 본체(100)의 감속기(184)와 결합되어 소정의 축을 중심으로 회전 가능하며, 내부 프레임에 고정된 외부 프레임 및 용기(350)도 또한 함께 회전할 수 있다. 결국 프레임(310) 및 이에 결합되거나 고정된 다른 부분들 역시 동일한 축을 중심으로 회전 가능하다.

용기(350)의 윗면은 편평할 수 있으며, 본체(100)의 윗면과 실질적으로 동일한 평면 상에 있을 수 있다. 용기(350)의 내부에는 본체(100)의 제어부(140) 및 각 구동 장치, 즉 이동 수단 구동부(160), 회전 모듈 구동부(180) 및 도킹 모듈 구동부(170)에 전기를 공급하는 축전지(battery)(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 축전지는 이동 장치(10)에 탑재된 작업 로봇(40)을 통하여 외부의 전기를 충전할 수 있다.

용기(350)의 바깥에는 내부 프레임 및 용기(350)와 회전 가능하도록 결합되어 있는 회전 보조 부재(360)가 구비되어 있다. 회전 보조 부재(360)는 본체(100)와 접촉할 수 있으며, 회전 모듈(300)이 회전할 때 회전 모듈(300)과 본체(100)의 대면(對面)이 일정 거리를 유지하여 서로 닿지 않도록 함으로써 두 면이 닿았을 때 생기는 마모나 불완전 회전 등의 문제를 방지할 수 있다.

용기(350)의 양 측면 또는 양쪽 로봇 안내 레일(400)의 바깥쪽 측면에는 한 쌍의 게이트 부재(380)가 부착되어 있다. 게이트 부재(380)의 구조와 동작은 도킹 모듈(200)의 게이트 부재(280)의 구조 및 동작과 거의 같다. 다만, 회전 모듈(300)의 게이트 부재(380)는 도킹할 때뿐 아니라 회전 모듈(300)이 회전할 때에도 개방된다. 회전을 시작하기 전에 게이트 부재(380)를 개방하여 작업 로봇(40)이 회전 모듈(300) 위로 이동하도록 한 다음, 작업 로봇(40)을 탑재한 상태에서 회전 모듈(300)이 180도 회전하며, 이때 작업 로봇(40) 또한 180도 뒤집어진다. 그런 다음, 작업 로봇(40)을 본체(100)의 아랫면으로 이동시켜서 선체 블록(1) 내부의 아래 면에 대한 작업을 실시한다. 도 11 및 도 12에는 편의상 게이트 부재(380)를 도시하지 않았다.

용기(350)의 양 측면[또는 양쪽 로봇 안내 레일(400)의 바깥쪽 측면], 게이트 부재(380)의 후방에는 한 쌍의 갈고리 걸이(320)가 구비되어 있으며, 갈고리 걸이(320) 각각의 끝에는 도킹 안내 레일(330)이 구비되어 있다.

갈고리 걸이(320)는 용기(350) 또는 로봇 안내 레일(400)의 측면에서 너비 방향으로 바깥으로 뻗어 있는 형태이며 굴곡이 있을 수 있다. 도 13 내지 도 15의 예를 참고하면, 갈고리 걸이(320)는 대략 4개의 직사각 기둥이 직각을 이루면서 연결된 형태로서, 제1 내지 제4 기둥(321, 322, 323, 324)을 포함한다. 제1 기둥(321)은 용기(350) 또는 로봇 안내 레일(400)의 측면에서 너비 방향으로 뻗어 나오며, 제2 기둥(322)은 제1 기둥(321)의 끝에서 위쪽으로 뻗어 나온다. 제3 기둥(323)은 제2 기둥(322)의 끝에서 후방으로 뻗어 나오며, 제4 기둥(324)은 제3 기둥(323)의 끝에서 너비 방향 외측으로 뻗는다. 제3 기둥(323)의 아랫면은 대략 아치 모양의 곡면이며, 제3 기둥(323)이 제4 기둥(324)에 접하는 면의 높이(H1)가 제4 기둥(324)의 높이(H2)보다 작아서, 제2 기둥(322)과 제4 기둥(324)의 대면(對面)을 측벽으로 하고 제3 기둥(323)의 아래면을 천정으로 하는 요홈(326)이 제3 기둥(323)의 아래 쪽에 생긴다. 제4 기둥(324)의 아랫면과 요홈(326) 측면 사이의 모서리는 둥글게 처리될 수 있다. 갈고리 걸이(320)는 갈고리 부분(224)에 대응하는 위치에 있으며, 도킹 시에는 다른 이동 장치의 갈고리 부분(224)이 갈고리 걸이(320)의 요홈(326)의 아래쪽에서 걸려 수용된다. 그러나 갈고리 걸이(320)는 단순하게 너비 방향으로 뻗은 직사각 기둥일 수도 있다.

도킹 안내 레일(330)은 갈고리 걸이(320)의 끝에서 후방으로 뻗어 있으며, 끝 부분 및 중간 부분이 프레임(310)으로 지지된다. 도킹 안내 레일(330)의 뒤끝은 로봇 안내 레일(400)의 뒤끝과 일치할 수 있다.

도 16을 참고하면, 도킹 안내 레일(330)의 윗면은 높이가 일정하지 않고 변화하는데 도킹 시 다른 이동 장치의 쐐기형 롤러(230)를 안내하는 안내부(332)를 포함한다. 안내부(332)의 대부분은 후방에서 전방으로 갈수록 내리막인 경사부(334)가 차지하며, 경사부(334)는 고정 부재(260) 삼각 구멍(262)의 경사변(264)보다 경사가 완만하다. 안내부(332)는 또한 경사부(334)의 전단 및 후단과 각각 연결되는 종료부(336) 및 시작부(338)를 더 포함한다. 종료부(336)는 경사부(334)와의 연결점에서부터 대략 원호의 모양으로 올라가 있고 시작부(338)는 경사부(334)와의 연결점에서부터 대략 원호의 모양으로 약간 내려가 있다. 종료부(336)는 대략 도킹 안내 레일(330)의 중간 부분에 위치하며, 경사부(334)와 종료부(336)의 경계점(335)은 안내부(332)에서 가장 낮은 위치에 있다.

동일한 구조를 가지는 두 개의 이동 장치가 도킹 시에는 한쪽 이동 장치의 갈고리 암(220) 및 쐐기형 롤러(230)가 다른 이동 장치의 갈고리 걸이(320) 및 도킹 안내 레일(330)과 각각 결합하여 두 이동 장치의 로봇 안내 레일(400)이 서로 연결되는데, 이를 위해서는 몇 가지 조건이 충족되어야 한다. 도 17 내지 도 21을 참고로 이를 상세하게 설명한다.

도 17 내지 도 19는 각각 갈고리 암과 갈고리 걸이가 결합한 상태를 보여주는 사시도, 정면도 및 측면도이고, 도 20은 갈고리 암, 쐐기형 롤러, 갈고리 걸이 및 도킹 안내 레일의 정렬 상태를 보여주는 평면도이며, 도 21은 갈고리 암, 쐐기형 롤러, 갈고리 걸이 및 도킹 안내 레일의 정렬 상태를 보여주는 측면도이다.

먼저, 도 17 내지 도 19에는 갈고리 암(220)의 갈고리 부분(224)이 갈고리 걸이(320)에 끼워진 상태가 도시되어 있다. 이때 갈고리 부분(224)은 요홈(326) 내부에 위치하며, 갈고리 암(220)의 윗면은 제4 기둥(324)의 아랫면과 접촉한다. 갈고리 부분(224)이 요홈(326) 내에 들어 있으면 길이 방향으로의 이동이 제한되어 둘 사이의 결합이 쉽게 풀리지 않는 장점이 있을 수 있다.

도 20을 참고하면, 갈고리 암(220)이 갈고리 걸이(320)의 요홈(326)과 길이 방향으로 정렬되어 있으며, 도 21을 참고하면, 갈고리 암(220)의 팔 부분(222) 윗면의 높이가 갈고리 걸이(320)의 제4 기둥(324)의 아랫면의 높이와 실질적으로 동일하다.

도 20을 참고하면, 갈고리 부분(224)의 너비(W1)와 길이(L1)는 각각 요홈(326)의 너비(W2)와 길이(L2)보다 작으며, 도 21을 참고하면, 갈고리 부분(224) 끝의 높이가 요홈(326)의 제4 기둥(324) 쪽 측벽의 높이와 실질적으로 같거나 그보다 낮다. 여기에서, 요홈(326)의 너비(W2)와 길이(L1)는 통상적인 의미와는 반대이지만, 앞에서 설명한 “너비 방향” 및 “길이 방향”의 정의와 부합하도록 하기 위하여 이처럼 표현하였다. 다른 부분에 대한 너비, 길이, 높이도 마찬가지 이유로 통상적인 의미와 차이가 날 수 있다.

도 20 및 도 21은 쐐기형 롤러(230)가 도킹 안내 레일(330) 위에 끼워진 상태를 보여 주고 있는데, 도킹 안내 레일(330)의 너비로 인하여 쐐기형 롤러(230)에서 가장 좁은 중앙의 둘레(234)가 도킹 안내 레일(330)과 접촉하지 못하고 중앙 둘레(234)에서 약간 벗어난 접촉부(238)가 도킹 안내 레일(330)과 접촉한다. 따라서 도킹 안내 레일(330)의 종료부(336)의 원호의 지름은 쐐기형 롤러(230)의 접촉부(238)의 지름과 동일할 수 있다.

도 20을 참고하면, 쐐기형 롤러(230)와 도킹 안내 레일(330)은 길이 방향으로 정렬해 있으며, 도 21을 참고하면, 쐐기형 롤러(230)의 접촉부(238)의 최하단 높이는 도킹 안내 레일(330)에서 경사부(334)와 종료부(336)의 경계점(335)의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다.

한편, 도 20을 참고하면, 갈고리 암(220)에서 갈고리 부분(224)과 팔 부분(222)의 경계 지점부터 쐐기형 롤러(230)의 회전축까지의 길이 방향 거리(L3)는 갈고리 걸이(320)에서 요홈(326)의 제4 기둥(324) 쪽 측벽부터 도킹 안내 레일(330)에서 경사부(334)와 종료부(336)의 경계점(335)까지의 길이 방향 거리(L4)와 실질적으로 동일할 수 있다. 이를 다르게 표현하자면, 갈고리 부분(224)부터 쐐기형 롤러(230)의 회전축까지의 길이 방향 거리와 갈고리 걸이(320)부터 도킹 안내 레일(330)의 윗면 최저점[또는 안내부(332) 최저점으로서 경계점(335)과 동일함]까지의 길이 방향 거리가 개략적으로 동일하다고 할 수 있다.

또한, 쐐기형 롤러(230)의 회전축부터 로봇 안내 레일(400)의 전단까지의 길이 방향 거리(L5)는 도킹 안내 레일(330)의 윗면 최저점부터 로봇 안내 레일(400)의 후단까지의 길이 방향 거리(L6)와 실질적으로 동일할 수 있다.

그러면 본 실시예에 따른 선체 블록 내부 작업용 이동 장치의 도킹 동작에 대하여 도 22 내지 도 27를 도 1 및 도 2와 아울러 참고하여 상세하게 설명한다.

도 22 및 도 23은 본 실시예에 따른 두 개의 이동 장치의 도킹 동작을 순서대로 보여주는 개략도이고, 도 24 내지 도 27은 두 이동 장치 사이의 도킹 과정을 구체적으로 보여주는 개략적인 측면도이다. 도 24 내지 도 27에서 도킹 과정에 대한 이해를 용이하게 하기 위하여 관련 부분들을 다소 변형시켜 도시하였다.

선체 블록(1)은 복수의 셀(2, 3), 예를 들면 왼쪽 셀(2)과 오른쪽 셀(3)로 구분되어 있으며 셀(2, 3) 하나에 이동 장치(20, 30)가 하나씩 설치된다. 선체 블록(1)과 외부 사이 및 셀(2, 3) 사이에는 작업 로봇(40) 및 이동 장치(20, 30)가 통과할 수 있는 출입구(5, 6, 7)가 형성되어 있다.

도 22를 참고하면, 왼쪽 셀(2)의 이동 장치(20)에 탑재되어 있는 작업 로봇(40)을 오른쪽 셀(3)의 이동 장치(30)로 옮기기 위하여, 두 이동 장치(20, 30)를 두 셀(2, 3) 사이의 출입구(6)로 이동시킨다.

도 23을 참고하면, 출입구(6)를 통하여 두 셀(2, 3)의 이동 장치(20, 30)를 도킹시킨 다음, 작업 로봇(40)을 오른쪽 셀(3)의 이동 장치(30)로 이동시켜 탑재한다.

도킹은 왼쪽 이동 장치(20)의 갈고리 걸이(320) 및 도킹 안내 레일(330)과 오른쪽 이동 장치(30)의 도킹 모듈(200)을 사용하여 이루어지며, 그 상세한 과정에 대하여 설명한다.

먼저, 도 24를 참고하면, 두 개의 이동 장치(20, 30)가 접근할 때 오른쪽 이동 장치(30)가 왼쪽 이동 장치(20)보다 높은 위치에서 접근하여, 오른쪽 이동 장치(30)의 도킹 모듈(200)이 왼쪽 이동 장치(20)의 갈고리 걸이(320) 및 도킹 안내 레일(330)의 위쪽에 위치하도록 한다. 이때, 갈고리 암(220)의 갈고리 부분(224)이 갈고리 걸이(320)보다 후방에 위치하고 쐐기형 롤러(230)가 도킹 안내 레일(330)의 경사부(334) 위에 위치하도록 두 이동 장치(20, 30) 사이의 거리를 조절한다.

오른쪽 이동 장치(30)의 도킹 모듈(200)[엄밀하게 말하면, 도킹 모듈(200)의 가동부가 되어야 하나 설명의 편의상 도킹 모듈(200)로 표현함]은 본체(100)에 밀착해 있으며, 이는 와이어(171)를 바싹 당겨 윈치(172)에 감은 상태라는 것을 의미한다. 이때, 지지 롤러(250)는 고정 부재(260)에 있는 삼각 구멍(262)의 윗변과 아랫변[또는 경사변(264)] 사이의 둥근 모서리에 밀착해 있는 상태가 되고, 볼 캐스터(275)는 미끄럼 부재(270)의 윗면에서 약간 올라와 있는 상태가 된다.

도 25를 참고하면, 윈치(172)에 감긴 와이어(171)를 풀기 시작한다. 그러면, 도킹 모듈(200)의 무게 중심이 지지 롤러(250)보다 전방에 있기 때문에, 도킹 모듈(200)이 지지 롤러(250)를 중심으로 시계 반대 방향으로 회전하면서 전방으로 기울어지고, 이에 따라 갈고리 암(220)과 쐐기형 롤러(230)가 전방으로 약간 전진하면서 아래로 하강한다. 이때, 볼 캐스터(275)는 미끄럼 부재(270)의 경사면(274)과 접촉하고 미끄러져 내려가기 시작한다.

도 26을 참고하면, 와이어(171)를 더 풀면 도킹 모듈(200)이 더 기울어지면서 오른쪽 이동 장치(30)의 쐐기형 롤러(230)가 왼쪽 이동 장치(20)의 도킹 안내 레일(330)에 닿는다.

쐐기형 롤러(230)가 도킹 안내 레일(330)과 접촉한 후에 와이어(171)를 더 풀면, 도킹 모듈(200)은 더 이상 시계 반대 방향으로 회전하지 못하고 도킹 안내 레일(330)의 경사부(334)와 미끄럼 부재(270)의 경사면(274)을 따라 구르거나 미끄러져 내려가며 이와 동시에 지지 롤러(250)가 공중에 뜨게 된다. 이것은 도킹 안내 레일(330)의 경사부(334)와 미끄럼 부재(270) 경사면(274)의 경사도가 고정 부재(260) 삼각 구멍(262)의 경사변(264)의 경사도보다 작기 때문이다. 이때에 도킹 모듈(200) 하중의 지지점은 쐐기형 롤러(230) 두 개와 볼 캐스터(275)이므로 3점 지지가 되고, 이에 따라 가운데가 오목한 쐐기형 롤러(230)가 좌우 방향의 오정렬을 손쉽게 보정할 수 있다.

쐐기형 롤러(230)가 도킹 안내 레일(330)의 경사부(334) 끝에 있는 종료부(336)를 만날 때까지 도킹 모듈(200)은 도킹 안내 레일(330)과 미끄럼 부재(270)를 따라 계속 이동한다. 쐐기형 롤러(230)가 종료부(336)를 만나 더 이상 전진하지 못하면, 와이어(171)를 더 풀더라도 더 이상 도킹 모듈(200)이 움직이지 않으므로 와이어(171)를 더 이상 풀어주지 않아도 된다.

도 27을 참고하면, 오른쪽 이동 장치(30)의 본체(100)를 아래 방향으로 이동하여 두 이동 장치(20, 30)의 높이가 같아지도록 한다. 　그러면 도킹 모듈(200)이 쐐기형 롤러(230)를 중심으로 시계 방향으로 회전하고, 갈고리 암(220)이 갈고리 걸이(320)에 닿는다. 갈고리 암(220)이 갈고리 걸이(320)에 완전히 걸리면 도킹 모듈(200)의 회전이 멈추며, 오른쪽 이동 장치(30)의 본체(100)는 그 후에도 약간 더 아래쪽으로 하강한 후 멈춘다. 이 때에 볼 캐스터(275)는 미끄럼 부재(270)의 경사면(274)에서 떠 있는 상태가 되고, 도킹 모듈(200)의 하중은 쐐기형 롤러(230)와 갈고리 암(220)이 지지한다.

이와 같이 하면 왼쪽 이동 장치(20)의 로봇 안내 레일(도시하지 않음)과 오른쪽 이동 장치(30) 도킹 모듈(200)의 로봇 안내 레일(도시하지 않음)이 서로 평행하게 이어진다.

마지막으로 본체(100)를 도킹 모듈(200) 쪽으로 이동하면서 와이어(171)를 최대한 감아 본체(100)와 도킹 모듈(200)을 밀착시키면 도킹이 완료되고 두 이동 장치(20, 30)의 로봇 안내 레일(400)이 서로 이어지면서 정렬된다.

여기에서 본체(100)를 이동할 때에는 도 1에 도시한 것처럼 와이어(161)를 풀거나 감음으로써 위치를 조절한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 도킹 모듈(200)의 중력을 이용함으로써 간편하고 빠르게 이동 장치(20, 30) 간 도킹을 실시할 수 있을 뿐 아니라, 도킹에 필요한 부분들이 차지하는 공간이 적고 도킹 성능 또한 우수하다.

앞에서 설명한 여러 가지 동작 중 와이어(161, 171)를 풀거나 감는 동작은 외부의 제어에 의하여 수행되며 이러한 제어는 도 3에 도시한 바와 같은 제어부(140)를 통하여 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는 이동 장치(10)가 본체(100), 도킹 모듈(200) 및 회전 모듈(300)의 세 부분으로 나뉘어 있는 것으로 설명하였으나, 회전 모듈(300)이 생략될 수도 있다. 이 경우에는 갈고리 걸이(320) 및 도킹 안내 레일(330)이 본체(100)의 후단 부근에 설치될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

1: 선체 블록
2, 3: 선체 블록의 셀
5, 6, 7: 출입구
10, 20, 30: 이동 장치
40: 작업 로봇
100: 본체
110: 본체 덮개(housing)
112, 114: 관통공
140: 제어부
160: 이동 수단 구동부
170: 도킹 모듈 구동부
171: 와이어
172: 윈치
173, 174: 평기어
175, 182: 모터
176: 도르래
177: 도르래의 고정 부재
180: 회전 모듈 구동부
184: 감속기
200: 도킹 모듈
210: 롤러 암
220: 갈고리 암
222: 갈고리 암의 팔 부분
224: 갈고리 암의 갈고리 부분
230: 쐐기형 롤러
232: 쐐기형 롤러의 바깥 둘레
234: 쐐기형 롤러의 중앙 둘레
236: 쐐기형 롤러의 삽입봉
240: 쐐기형 롤러의 고정 부재
250: 지지 롤러
255: 지지 부재
260: 고정 부재
262: 고정 부재의 삼각 구멍
264: 고정 부재 삼각 구멍의 경사변
270: 미끄럼 부재
274: 미끄럼 부재의 경사면
275: 볼 캐스터
280, 380: 게이트 부재
290: 바닥판
300: 회전 모듈
310: 회전 모듈 프레임
320: 갈고리 걸이
321-324: 갈고리 걸이의 제1 내지 제4 기둥
326: 갈고리 걸이의 요홈
330: 도킹 안내 레일
332: 도킹 안내 레일의 안내부
334: 도킹 안내 레일 안내부의 경사부
336: 도킹 안내 레일 안내부의 종료부
338: 도킹 안내 레일 안내부의 시작부
350: 용기
360: 회전 보조 부재
400: 로봇 안내 레일
450: 고정 보조 부재

Claims

선체 블록 내부에서 작업하는 작업 로봇을 탑재할 수 있는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치로서,
제1 방향으로 뻗어 상기 작업 로봇을 안내하며 제1단과 제2단을 양 끝으로 하는 한 쌍의 로봇 안내 레일,
상기 로봇 안내 레일의 제1단 부근에 구비되어 있으며, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향의 회전축을 가지는 한 쌍의 제1 롤러,
상기 로봇 안내 레일의 제1단 부근에 구비되어 있고, 상기 제1 방향으로 뻗으며, 위를 향하는 갈고리를 포함하는 한 쌍의 갈고리 암,
상기 로봇 안내 레일의 제2단 부근에 구비되어 있고, 상기 갈고리 암에 대응하는 곳에 위치하며, 상기 갈고리 암의 갈고리가 아래쪽에서 걸릴 수 있는 한 쌍의 갈고리 걸이, 그리고
상기 로봇 안내 레일의 제2단 부근에 구비되어 있고, 상기 제1 방향으로 뻗어 있고, 상기 제1 롤러와 정렬되어 있으며, 상기 제1 롤러를 안내하는 윗면을 가지는 한 쌍의 도킹 안내 레일
을 포함하는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제1항에서,
상기 제1 롤러는 가운데가 오목한 쐐기형인 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제2항에서,
상기 도킹 안내 레일의 윗면은 상기 제1 롤러의 제1 방향 위치를 한정할 수 있는 안내부를 포함하는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제3항에서,
상기 안내부는,
상기 로봇 안내 레일의 제2단으로부터 제1단을 향하는 방향으로 내리막인 경사부, 그리고
상기 경사부의 끝에서 시작하여 위로 올라가 있는 종료부
를 포함하는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제4항에서,
상기 종료부는 원호의 모양인 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제5항에서,
상기 종료부와 상기 경사부의 경계점은 상기 안내부에서 가장 높이가 낮은 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제6항에서,
상기 갈고리에서 상기 제1 롤러의 회전축까지의 제1 방향 거리는 상기 갈고리 걸이에서 상기 경계점까지의 제1 방향 거리와 동일하고,
상기 제1 롤러의 회전축에서 상기 로봇 안내 레일의 전단까지의 제1 방향 거리는 상기 경계점에서 상기 로봇 안내 레일의 후단까지의 제1 방향 거리와 동일한
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제7항에서,
상기 제1 롤러 및 상기 갈고리 암은 상기 제1 방향을 따라 상기 로봇 안내 레일의 제1단 바깥으로 튀어나와 있으며, 상기 갈고리 걸이 및 상기 도킹 안내 레일은 상기 제1 방향을 따라 상기 로봇 안내 레일의 제2단을 벗어나지 않는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
상기 갈고리 걸이는 상기 갈고리 암의 갈고리를 수용하는 요홈을 가지는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
상기 이동 장치는,
본체, 그리고
상기 본체와 결합되어 있으며 상기 제1 롤러 및 상기 갈고리 암을 포함하는 제1 모듈
을 포함하며,
상기 로봇 안내 레일은 상기 본체 및 상기 제1 모듈의 윗면에 각각 구비되어 있는 제1 및 제2 부분을 포함하는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제10항에서,
상기 제1 모듈은,
상기 본체에 고정되어 있는 고정부, 그리고
상기 로봇 안내 레일의 제2 부분에 고정되어 있으며 상기 본체를 기준으로 이동할 수 있는 가동부
를 포함하며,
상기 가동부는 상기 제1 롤러 및 상기 갈고리 암을 포함하는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제11항에서,
상기 본체는,
상기 가동부에 한쪽 끝이 고정되어 있는 와이어,
상기 와이어를 감는 윈치, 그리고
상기 윈치를 회전시키는 모터
를 포함하는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제12항에서,
상기 고정부는,
상기 본체의 측면에 고정되어 있으며 상기 본체로부터 멀어질수록 내리막인 경사변을 가지는 삼각 구멍을 가지는 한 쌍의 고정 부재, 그리고
상기 한 쌍의 고정 부재 사이에 위치하며, 상기 본체로부터 멀어질수록 내리막인 경사면을 가지는 미끄럼 부재
를 포함하며,
상기 가동부는,
상기 고정 부재의 삼각 구멍을 관통하며, 상기 제2 방향의 회전축을 가지는 한 쌍의 제2 롤러, 그리고
상기 미끄럼 부재에 대응하는 위치에 설치되어 있는 볼 캐스터
를 더 포함하는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제13항에서,
상기 가동부의 무게 중심은 상기 제1 롤러와 상기 제2 롤러의 사이에 위치하는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제14항에서,
상기 삼각 구멍의 경사변은 상기 미끄럼 부재의 경사면 및 상기 도킹 안내 레일의 경사부보다 경사가 급한 선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제15항에서,
상기 이동 장치는, 상기 본체를 중심으로 상기 제1 모듈과 반대쪽에서 상기 본체와 결합되어 있으며 상기 갈고리 걸이 및 상기 도킹 안내 레일을 포함하는 제2 모듈을 더 포함하며,
상기 로봇 안내 레일은 상기 제2 모듈의 윗면에 구비되어 있는 제3 부분을 더 포함하는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
제16항에서,
상기 로봇 안내 레일은 상기 본체의 아랫면에 구비되어 있는 제4 부분을 더 포함하고,
상기 제2 모듈은 상기 본체를 중심으로 회전 가능하며,
상기 제2 모듈이 상기 본체를 중심으로 180도 회전했을 때 상기 로봇 안내 레일의 제3 부분과 제4 부분이 서로 연결되는
선체 블록 내부 작업용 이동 장치.
본체 및 도킹 모듈을 포함하는 제1 이동 장치를 제2 이동 장치의 상부에 접근시키는 접근 단계,
상기 도킹 모듈의 가동부를 회전시킴으로써 상기 가동부를 상기 제2 이동 장치의 도킹 안내 레일에 접촉시키는 회전 단계,
상기 가동부를 상기 도킹 안내 레일을 따라 내리막 이동시킴으로써 상기 가동부의 갈고리를 상기 제2 이동 장치의 갈고리 걸이 하부에 위치시키는 이동 단계,
상기 도킹 안내 레일을 따르는 상기 가동부의 이동을 중지시키는 중지 단계, 그리고
상기 제1 이동 장치를 하강하여 상기 가동부를 역회전시킴으로써 상기 갈고리를 상승시켜 상기 갈고리 걸이에 거는 역회전 단계
를 포함하는 선체 블록 내부 작업용 이동 장치 간 도킹 방법.
제18항에서,
상기 도킹 모듈은 상기 가동부 외에 상기 본체에 고정된 고정부를 더 포함하며,
상기 가동부는 상기 본체와 와이어로 연결되어 있는
도킹 방법.
제19항에서,
상기 접근 단계는 상기 본체와 상기 가동부 사이의 상기 와이어 길이가 가장 짧은 상태에서 수행되며,
상기 회전 단계 및 상기 이동 단계는 상기 본체와 상기 가동부 사이의 상기 와이어 길이를 조정함으로써 연속적으로 수행되는
도킹 방법.
제20항에서,
상기 회전 단계, 상기 이동 단계 및 상기 역회전 단계는 상기 가동부의 중력에 의하여 이루어지는 도킹 방법.
제21항에서,
상기 회전 단계는 상기 고정부의 지지 부재에 결합된 상기 가동부의 지지 롤러의 회전축을 중심으로 상기 가동부가 회전하는 단계를 포함하는 도킹 방법.
제22항에서,
상기 이동 단계는 상기 가동부의 쐐기형 롤러가 상기 가동부의 중력에 의하여 상기 도킹 안내 레일의 경사부를 따라 굴러가는 단계를 포함하는 도킹 방법.
제23항에서,
상기 회전 단계는 상기 가동부의 볼 캐스터가 상기 고정부의 미끄럼 부재와 접촉하는 단계를 더 포함하며,
상기 이동 단계는 상기 볼 캐스터가 상기 미끄럼 부재의 경사면을 따라 미끄러져 내려가는 단계를 더 포함하는
도킹 방법.
제24항에서,
상기 중지 단계는 상기 도킹 안내 레일의 경사부 끝에 형성된 원호 모양의 종료부에서 상기 쐐기형 롤러의 이동이 멈추는 단계를 포함하는 도킹 방법.
제25항에서,
상기 역회전 단계는,
상기 제1 이동 장치를 하강하여 상기 볼 캐스터를 상기 미끄럼 부재로부터 이격시키는 단계, 그리고
상기 쐐기형 롤러를 중심으로 상기 가동부가 역회전하는 단계
를 포함하는
도킹 방법.
제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에서,
상기 역회전 단계 후에 상기 본체를 상기 가동부에 접근시키는 단계를 더 포함하는 도킹 방법.