KR20150052461A - 원통 관 tsa 코팅 장치 - Google Patents

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최군환
권영인
이대희
이태로
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Abstract

본 발명은 해양 구조물이나 육상 플랜트 구조물 등의 골조나 보강재 등으로 사용되는 원통 관의 외부 표면에 TSA를 자동으로 균일하게 코팅할 수 있도록 한 것이다. 본 발명은, 원통 관(2)의 외부 표면에 TSA 물질을 도포하기 위한 원통 관 TSA 코팅 장치로서, 원통 관(2)을 가로로 눕힌 상태로 지지하고 회전시키는 원통 관 지지 및 회전기구(100); 상기 가로로 눕힌 원통 관(2)의 측면을 마주보는 위치에서 원통 관(2)의 길이 방향을 따라 설치되는 X-축 직선이송 유닛(200); 상기 X-축 직선이송 유닛(200) 상에 탑재되어 원통 관(2)의 길이방향으로 이동하는 제1 이송 플레이트(300); 상기 제1 이송 플레이트(300) 상에 X-축 직선이송 유닛(200)에 직교하는 방향으로 설치되는 Y-축 직선이송 유닛(400); 상기 Y-축 직선이송 유닛(400) 상에 탑재되어 원통 관(2)의 반경방향으로 이동하는 제2 이송 플레이트(500); 상기 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되고, 전기에 의해 알루미늄 와이어(652)를 용융시켜 압축 공기에 의해 전방의 스프레이 노즐(620)로 분사하는 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600); 상기 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되고, 내부에 감겨 있는 알루미늄 와이어(652)를 인출하여 공급하는 와이어 송급 박스(650); 상기 와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)를 상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 송급하는 와이어 피딩 유닛(670); 상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인(710)을 포함한다.

Description

원통 관 TSA 코팅 장치{Thermal Spray Aluminium apparstus for cylinderical pipe}
본 발명은 해양 구조물이나 육상 플랜트 구조물 등의 골조나 보강재 등으로 사용되는 원통 관에 TSA를 코팅하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원통 관의 외부 표면에 TSA를 균일한 두께로 자동으로 코팅할 수 있도록 하여 TSA의 코팅 품질을 향상시키고 코팅 작업의 자동화를 구현할 수 있도록 하는 원통 관의 TSA 코팅 장치에 관한 것이다.
원유를 시추하는 해양 플랜트나 시추선(Drillship), 또는 이것들로부터 생산한 원유를 정제, 저장, 하역하기 위한 부유식 원유 생산 저장 하역설비(FPSO; Floating Production Storage and Offloading) 등과 같은 해양 구조물은, 통상적으로 바다에 띄우기 위한 부력을 제공하거나 원유 저장 공간을 제공하는 하부 구조물과, 하부 구조물의 상부로서 바다 위에 노출되는 메인 데크(deck) 구조물과, 메인 데크 구조물 위쪽에 서포트 구조물에 의해 지지되어 각종의 작업기반을 제공하는 플로어 구조물과, 플로어 구조물 위에서 시추장비를 취급하기 위한 시추탑이나 폐 가스를 연소시키기 위한 플레어 타워(Flare Tower) 구조물 등으로 이루어진다.
예를 들어, 시추선의 경우에는, 밸러스트 탱크를 구비하고 바다에 잠기는 선저부와, 선저부의 상부에 형성되는 메인 데크, 문 풀(Moon Pool)의 주변에서 메인 데크의 위쪽으로 설치되어 크리스마스 트리 트롤리(Cristmas tree trolly)의 이동경로를 제공하거나 각종의 설비들이 탑재되는 서포트 구조물, 서포트 구조물 위에 설치되어 시추장비를 취급하고 작업 기반을 제공하는 시추탑 구조물 등으로 이루어진다.
이러한 해양 구조물의 서포트 구조물, 시추탑 구조물, 플랫폼 구조물에서, 또는 육상 플랜트 구조물에서, 시설의 뼈대가 되고 지지하는 기둥, 골조, 보강재, 방벽들은 주로 원통 관, H-빔, 후판 등으로 이루어진다.
이러한 구조물의 표면은, 부식 방지와 수명 확보를 위해 필수적으로 도장을 실시하게 된다.
일반적인 페인트 도장만으로는 해양 환경이나 육상의 가혹 조건에 노출되는 구조물의 경우에는 수명의 한계를 쉽게 드러내기 때문에, 구조물의 장기적인 부식 방지와 수명 연장을 위해, 가혹 조건에 노출되는 구조물의 전체나 일부분에 별도의 금속표면처리를 행한다.
그 중, TSA(Thermal Spray Aluminium) 코팅은, 일반 페인트 도장에 중첩하여, 또는 내화 도막을 형성하는 PFP(Passive Fire Protection) 시공과 중첩하여, 또는 단독으로(이 경우 씰러(sealer) 도포를 병행한다) 시행한다.
TSA 코팅은 알루미늄 와이어를 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(예; 스프레이 건 장치)에서 전기에 의한 코일 저항 열이나 아크 열에 의해 용융시키고, 고압의 압축공기에 의해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛의 출구에 마련된 스프레이 노즐에서 분사하여 구조물의 표면에 소정 두께의 알루미늄 피막을 형성하는 것이다.
종래에 원통 관에 대한 TSA 코팅에 있어서는, 알루미늄 와이어 박스 내의 롤에 감겨 있는 알루미늄 와이어를 용융 및 스프레이용 TSA 유닛으로 송급하고, 송급된 알루미늄 와이어를 스프레이 유닛의 헤드 부분(예; 스프레이 건의 헤드 부분)에 구비한 전기 용융 수단을 통해 용융시키고, 스프레이 유닛의 헤드 부분으로 도입되는 압축공기에 의해 용융 알루미늄을 미립자 상태로 원통 관의 표면에 분사하였다.
종래에 이러한 코팅 작업에 있어서, 작업자는 스프레이 유닛을 직접 손으로 들고 도포하였을 뿐만 아니라, 코팅이 진행되는 상황에 맞추어 정반 위의 지지대 올려진 원통 관을 별도의 작업자가 직접 회전시키면서 수행하였다.
이처럼 종래의 TSA 코팅 공정은, 전 공정을 작업자가 수동으로 진행하여야 했기 때문에, 작업자가 쉽게 피로를 느껴 노동 부담이 커지는 폐단이 있을 뿐만 아니라, 코팅 두께를 균일하게 형성하기가 어렵기 때문에, 실제 구조물이 설계 성능에 미치지 못하는 문제가 발생한다.
공개특허공보 공개번호 제10-2013-0047339호
따라서, 본 발명은 원통 관의 외부 표면에 대한 TSA 코팅 작업의 자동화를 실현하여, TSA 코팅층을 균일한 두께로 형성함으로써 구조물에 대한 코팅 품질을 향상시키고 작업자의 노동 부담을 줄이며 코팅 시간을 단축할 수 있는 원통 관 TSA 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원통 관 TSA 코팅 장치는, 원통 관의 외부 표면에 TSA 물질을 도포하기 위한 원통 관 TSA 코팅 장치로서, 원통 관을 가로로 눕힌 상태로 지지하고 회전시키는 원통 관 지지 및 회전기구; 상기 가로로 눕힌 원통 관의 측면을 마주보는 위치에서 원통 관의 길이 방향을 따라 설치되는 X-축 직선이송 유닛; 상기 X-축 직선이송 유닛 상에 탑재되어 원통 관의 길이방향으로 이동하는 제1 이송 플레이트; 상기 제1 이송 플레이트 상에 X-축 직선이송 유닛에 직교하는 방향으로 설치되는 Y-축 직선이송 유닛; 상기 Y-축 직선이송 유닛 상에 탑재되어 원통 관의 반경방향으로 이동하는 제2 이송 플레이트; 상기 제2 이송 플레이트 상에 탑재되고, 전기에 의해 알루미늄 와이어를 용융시켜 압축 공기에 의해 전방의 스프레이 노즐로 분사하는 용융 및 스프레이용 TSA 유닛; 상기 제2 이송 플레이트 상에 탑재되고, 내부에 감겨 있는 알루미늄 와이어를 인출하여 공급하는 와이어 송급 박스; 상기 와이어 송급 박스로부터 인출한 알루미늄 와이어를 상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛에 송급하는 와이어 피딩 유닛; 상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인을 포함한다.
본 발명의 원통 관 TSA 코팅 장치에 있어서, 상기 원통 관 지지 및 회전기구는, 상기 원통 관의 길이방향 양측 단부 아래쪽을 각각 2지점에서 받치는 서포트 롤러; 상기 서포트 롤러에 대향하여 상기 원통 관의 단부 내주면에 밀착하여 회전시키는 드라이브 롤러; 상기 드라이브 롤러를 회전구동하는 동력원을 포함한다.
여기서, 상기 서포트 롤러는, 상기 원통 관의 외주면에 밀착하는 메인 롤러와, 상기 메인 롤러의 축방향 외측 단부에 형성되어 상기 원통 관의 단부면을 막아 축방향으로의 이탈을 방지하는 플랜지로 구성할 수 있다.
본 발명의 원통 관 TSA 코팅 장치에 있어서, 상기 X-축 직선이송 유닛은, 상기 원통 관의 길이 방향을 따라 설치되는 제1 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일을 따라 미끄럼 이동하며 상부에 상기 제1 이송 플레이트가 탑재되는 제1 가이드 블록을 구비하는 제1 LM 가이드; 상기 제1 이송 플레이트를 직선이송시키는 제1 구동기구를 포함하여 구성된다.
이 경우, 상기 제1 구동기구는, 제1 고정자와 제1 가동자를 포함하는 선형 전동기로 구성할 수 있다.
본 발명의 원통 관 TSA 코팅 장치에 있어서, 상기 Y-축 직선이송 유닛은, 상기 제1 이송 플레이트 상에 Y-축 방향을 따라 설치되는 제2 가이드 레일과, 상기 제2 가이드 레일을 따라 미끄럼 이동하며 상부에 상기 제2 이송 플레이트가 탑재되는 제2 가이드 블록을 구비하는 제2 LM 가이드; 상기 제2 이송 플레이트를 직선이송시키는 제2 구동기구를 포함한다.
이 경우, 상기 제2 구동기구는, 제2 고정자와 제2 가동자를 포함하는 선형 전동기로 구성할 수 있다.
본 발명의 원통 관 TSA 코팅 장치에 있어서, 상기 압축공기 공급라인은, 상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛의 공압 커넥터에 접속되는 접속 커넥터; 상기 접속 커넥터로부터 연장되는 공압관; 상기 공압관이 Y-축 방향으로 신축가능하게 결합하는 공압 블록; 상기 공압 블록에 접속되어 압축공기 공급원으로부터의 압축공기를 공급하는 공압 호스 라인을 포함한다.
본 발명의 원통 관 TSA 코팅 장치에 있어서, 상기 와이어 송급 박스와 와이어 피딩 유닛 사이에 설치되어 와이어 송급 박스로부터 인출한 알루미늄 와이어를 안내하는 중간 안내 블록; 상기 중간 안내 블록과 상기 와이어 피딩 유닛의 입구를 연결하여 내부 통로를 통해 알루미늄 와이어의 이송을 안내하는 와이어 안내 라이너를 포함한다.
본 발명에 따른 원통 관 TSA 코팅 장치에 의하면, 원통 관 지지 및 회전기구에 원통 관을 눕혀 설치함으로써, 원통 관을 공정에 알맞게 자동으로 회전시킬 수 있다.
더 나아가서, 원통 관을 별도의 고정장치나 척 장치 없이 서포트 롤러에 올려놓고 드라이브 롤러 및 동력원에 의해 회전시키는 구성을 채용함으로써, 해양 구조물에서 사용되는 원통 관처럼 지름이 크고 길이가 긴 대형의 원통 관을 쉽게 장착하고 회전시킬 수 있다.
또한, Y-축 직선이송 유닛을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛의 스프레이 노즐과 원통 관의 거리를 자동으로 조정하고, X-축 직선이송 유닛을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛을 원통 관의 길이 방향으로 자동으로 이송시킬 수 있도록 함으로써, TSA 피막 두께를 정밀하고 균일하게 도포할 수 있으며, 그에 따라 TSA 코팅 품질을 보증할 수 있으며 코팅 시간의 단축과 불량률의 최소화에도 기여한다.
또한, 와이어 송급 박스를 탑재하고 와이어 피딩 유닛을 구비하여 알루미늄 와이어를 자동으로 쉽게 공급할 수 있어 TSA 코팅 자동화를 좀 더 쉽게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원통 관 TSA 코팅 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 TSA 코팅 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 'A' 방향에서 바라본 주요부 도면이다.
도 4는 도 2의 지지 및 회전 기구(100)를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 이송 유닛들을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 와이어 피딩 유닛의 구조의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 원통 관 TSA 코팅 장치에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 원통 관 TSA 코팅 장치를 나타내는 것으로서, 도 1에는 전체 측면도가 도시되어 있고, 도 2에는 전체 평면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 스프레이 노즐(620) 부분의 정면에서, 즉, 도면상 스프레이 노즐의 오른쪽에서 왼쪽으로 바라본 도면이 도시되어 있다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 원통 관 TSA 코팅 장치는, 원통 관(2)을 가로로 눕힌 상태로 지지하고 회전시키는 원통 관 지지 및 회전기구(100)와, 원통 관(2)의 측면을 마주보는 위치에서 원통 관(2)의 길이 방향을 따라 설치되는 X-축 직선이송 유닛(200)과, X-축 직선이송 유닛(200) 상에 탑재되어 원통 관(2)의 길이방향으로 이동하는 제1 이송 플레이트(300)와, 제1 이송 플레이트(300) 상에 X-축 직선이송 유닛(200)에 직교하는 방향으로 설치되는 Y-축 직선이송 유닛(400)과, Y-축 직선이송 유닛(400) 상에 탑재되어 원통 관(2)의 반경방향으로 이동하는 제2 이송 플레이트(500)와, 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되고, 전기에 의해 알루미늄 와이어(652)를 용융시켜 압축 공기에 의해 전방의 스프레이 노즐(620)로 분사하는 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)과, 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되고, 내부에 감겨 있는 알루미늄 와이어(652)를 인출하여 공급하는 와이어 송급 박스(650)와, 와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)를 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 송급하는 와이어 피딩 유닛(670)과, 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인(710)을 포함한다.
이러한 본 발명은, 원통 관 지지 및 회전기구(100)에 원통 관(2)을 눕혀서 배치하여 공정에 알맞게 자동으로 회전시키고, Y-축 직선이송 유닛(400)을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)과 원통 관(2)의 거리를 자동으로 조정하며, X-축 직선이송 유닛(200)을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)을 원통 관(2)의 길이 방향으로 자동으로 이송시킬 수 있도록 하고 있다.
이와 함께, 사전에 알루미늄 와이어(652)를 내부의 롤(roll)에 감은 와이어 송급 박스(wire feeding box)(650)를 구비하고, 와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)를 인출하여 와이어 피딩 유닛(670)을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 자동으로 피딩 할 수 있도록 함으로써, TSA 코팅의 모든 공정을 자동화하고 있다.
상기의 장치들은, 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예처럼, 베이스 플레이트(50) 상에 설치하거나, 또는 공정 라인의 바닥에 설치할 수 있다. 베이스 플레이트(50)는 여러 개의 기둥(52)에 의해 지지할 수 있다.
본 실시예에 따른 원통 관 TSA 코팅 장치의 구성요소들을 좀 더 자세하게 살펴본다.
원통 관 지지 및 회전기구(100)는, 원통 관(2)의 길이방향 양쪽 단부에 각각 설치되며, 양쪽 단부 각각의 2지점에 원통 관(2)을 아래쪽에서 받치는 2개의 서포트 롤러(110)를 포함한다. 2개의 서포트 롤러(110)는, 지지 블록(120)에 회전가능하게 설치된다.
원통 관 지지 및 회전기구(100)는, 드라이브 롤러(150) 및 이것을 회전시키기 위한 동력원(130)을 더 포함한다. 이러한 동력원(130)은 원통 관(2)의 길이방향 한쪽에만 구비할 수 있으며, 원통 관(2)의 회전을 더 원활히 하고자 하는 경우에는 도면에 도시한 실시예처럼 원통 관(2)의 길이방향 양쪽 단부에 모두 설치한다.
동력원(130)을 원통 관(2)의 길이방향 양쪽 단부에 모두 설치하는 경우에는, 도 2에 도시된 실시예처럼, 베이스 플레이트(50)에 슬라이드 블록(160)을 미끄럼 이동 가능하게 결합하고, 해당 슬라이드 블록(160)에 동력원(130) 및 드라이브 롤러(150)를 설치하면, 드라이브 롤러(150)를 인출할 수 있으므로 원통 관(2)의 설치가 쉬워진다.
드라이브 롤러(150)는, 서포트 롤러(110)에 대향하여 설치되며, 서포트 롤러(110)에 얹힌 원통 관(2)의 단부 내주면에 밀착하여 회전함으로써 원통 관(2)을 회전시킨다. 드라이브 롤러(150)를 원통 관(130)의 안쪽으로 배치함으로써 원통 관(2) 외주에 TSA 물질의 도포가 원활히 이루어지도록 하고, 드라이브 롤러(150)에 TSA 물질이 묻는 것을 방지하여 원통 관(2)과 슬립이 일어나지 않도록 한다.
동력원(130)은, 예를 들어 전동 모터 장치나 유압 모터 장치 등으로 이루어진다. 동력원(130)에는 감속기와 같은 동력변환기구(140)를 함께 구비할 수 있으며, 이 경우 동력변환기구(140)의 출력축(142) 단부에 드라이브 롤러(150)를 설치한다.
드라이브 롤러(150)의 외주는 적정한 탄성과 표면 마찰계수를 가지는 재료(예; 표면에 미세 요철을 형성한 경질 탄성 고무) 층으로 구성하는 것이 좋다.
다음으로, X-축 직선이송 유닛(200)은, 제1 LM 가이드(Linear Motion guide) 및 제1 구동기구(220)를 구비한다.
제1 LM 가이드는, 원통 관(2)의 길이 방향을 따라 설치되는 제1 가이드 레일(210)과, 제1 가이드 레일(210)을 따라 미끄럼 이동하는 제1 가이드 블록(212)을 구비한다.
제1 가이드 블록(212) 상부에는 제1 이송 플레이트(300)가 탑재된다. 따라서 제1 이송 플레이트(300)는 제1 가이드 블록(212)과 함께 제1 가이드 레일(210) 상을 활주함으로써 원통 관(2)에 X-축 방향(즉, 원통 관의 길이방향)으로 이송된다.
제1 구동기구(220)는, 제1 이송 플레이트(300)를 X-축 방향으로 직선이송시키는 것으로서, 도면에 도시한 실시예와 같이 제1 고정자(222)와 제1 가동자(224)를 포함하는 제1 선형 전동기(Linear motor)로 구성하거나, 공지의 볼 스크루(Ball screw) 장치 등을 채용할 수 있다. 선형 전동기로 이루어지는 제1 구동기구(220)는, 공지의 선형 전동기와 동일하게, 제1 고정자(222)를 베이스 플레이트(50)에 설치하고, 제1 가동자(224)를 제1 이송 플레이트(300)에 설치한 구성을 가진다.
마찬가지로, Y-축 직선이송 유닛(400)은, 제2 LM 가이드 및 제2 구동기구(420)를 구비한다. Y-축 방향은, X-축 방향(원통 관의 길이 방향)에 직교하는 방향으로서 원통 관(2)의 반지름 방향이 된다.
제2 LM 가이드는, 제1 이송 플레이트(300) 상에 Y-축 방향을 따라 설치되는 것으로서, 제2 가이드 레일(410)과, 제2 가이드 레일(410)을 따라 미끄럼 이동하며 상부에 상기 제2 이송 플레이트(500)가 탑재되는 제2 가이드 블록(412)을 구비한다.
제2 구동기구(420)는, 제2 이송 플레이트(500)를 Y-축 방향으로 직선이송시키는 것으로서, 제1 이송 플레이트(300) 상에 Y-축 방향을 따라 설치된다.
제2 구동기구(420)는, 제2 고정자(422)와 제2 가동자(424)를 포함하는 선형 전동기로 구성하거나, 공지의 볼 스크루 장치 등을 채용할 수 있다. 선형 전동기로 이루어지는 제2 구동기구(420)는, 공지의 선형 전동기와 동일하게, 제2 고정자(422)를 제1 이송 플레이트(300) 상에 설치하고, 제2 가동자(424)를 제2 이송 플레이트(500)에 설치한 구성을 가진다.
다음으로, 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)은, 전기에 의해 알루미늄 와이어(652)를 용융시켜 압축 공기에 의해 전방의 스프레이 노즐(620)로 분사하는 것으로서, 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되어 제2 이송 플레이트(500)와 일체로 X-축 방과 Y-축 방향으로 이송된다.
용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)이 코일 저항 열을 이용하는 경우에는 한 가닥의 알루미늄 와이어를 핫 코일 사이로 통과시켜 용융하는 것이므로, 와이어 송급 박스(650)는 하나만 준비하면 된다. 이는 도면에 도시된 실시예와 같다. 그러나, 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)이 아크 열을 이용하는 경우에는, 두 가닥의 알루미늄 와이어를 전극으로 하여 스프레이 노즐(620) 근처에서 끝 부분을 근접시켜 아크를 발생하는 것이므로, 와이어 송급 박스(650)와 와이어 피딩 유닛(670)을 각각 두 개씩 준비하여 제2 이송 플레이트(500)에 탑재한다.
와이어 송급 박스(650)는, 내부의 롤에 알루미늄 와이어(652)를 미리 감아서 제공되며, 상부 뚜껑에는 알루미늄 와이어(652)를 인출하기 위한 출구가 형성되어 있다. 이러한 와이어 송급 박스(650)는 제2 이송 플레이트(500) 상에 마련된 고정구(660)에 의해 고정된다.
와이어 피딩 유닛(670)은, 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)과 연계하여 설치되며, 와이어 송급 박스(650)에서 인출된 알루미늄 와이어(652)를 내부의 피딩 롤러에 의해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)으로 송급(feeding) 시킨다.
와이어 피딩 유닛(670)으로부터 송급 되어 오는 알루미늄 와이어(652)는 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)으로 들어가 용융된 후 압축 공기에 의해 스프레이 노즐(620)에서 미립 상태로 분사된다.
도 5를 병행 참조하면, 와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)를 와이어 피딩 유닛(670)에 원활하게 안내하기 위하여, 와이어 송급 박스(650)와 와이어 피딩 유닛(670) 사이에 중간 안내 블록(680)을 구비할 수 있으며, 중간 안내 블록(680)과 상기 와이어 피딩 유닛(670)의 입구를 연결하는 와이어 안내 라이너(690)를 구비할 수 있다. 와이어 안내 라이너(690)는, 그것의 내부에 통로를 가지는 튜브이다.
와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)는 중간 안내 블록(680)을 통과하여 와이어 안내 라이너(690) 내부 통로를 미끄러져서 와이어 피딩 유닛(670)으로 들어간다.
용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 대한 압축공기 공급라인(710)의 접속 구조는 도 5를 통하여 추후에 설명하고, 와이어 피딩 유닛(670)의 예는 도 6을 통하여 추후에 설명한다.
도 4에는 도 2의 지지 및 회전 기구(100)를 확대한 도면이 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원통 관 지지 및 회전기구(100)에 있어서, 서포트 롤러(110)는, 메인 롤러(112) 부분과 플랜지(114) 부분으로 이루어진다.
메인 롤러(112) 부분은, 원통 관(2)의 외주면에 밀착한다. 즉, 원통 관(2)은 메인 롤러(112) 위에 안착 된다. 플랜지(114) 부분은 메인 롤러(112)보다 큰 지름으로 이루어져서 메인 롤러(112) 위에 안착한 원통 관(2)의 단부면을 막아 축방향으로의 이탈을 방지한다. 서포트 롤러(110)를 메인 롤러(112) 부분과 플랜지(114) 부분으로 구성함으로써 원통 관(2)의 축방향 유동과 이탈을 방지하여 안정적인 코팅이 가능해진다.
서포트 롤러(110)의 양측 중심축(116)은 지지 블록(120)에 회전가능하게 설치된다.
도 5에는 도 2의 이송 유닛들을 확대하여 나타낸 도면이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 병행 참조한다.
도 5에 있어서, 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 공급라인(710)은, 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)의 공압 커넥터(602)에 접속되는 접속 커넥터(712)와, 접속 커넥터(712)로부터 연장되는 공압관(714)과, 공압관(714)이 Y-축 방향으로 신축가능하게 결합하는 공압 블록(716)과, 공압 블록(716)에 접속되어 압축공기 공급원으로부터의 압축공기를 공급하는 공압 호스 라인(730)을 포함한다.
공압관(714)과 공압 블록(716)은 공압적으로 기밀을 유지한 채 미끄럼 이동이 가능하게 연결되며, 그에 따라 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600) 및 제2 이송 플레이트(500)의 Y-축 방향의 이송을 허용한다.
공압 호스 라인(730)은, 내부에 공압 호스가 도관 된 호스 컨베이어를 구비하여, X-방향 이송에 순응하도록 되어 있다.
도 6에는 와이어 피딩 유닛(670)의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 와이어 피딩 유닛(670)은, 2개의 피딩 롤러(671)과 2개의 프레스 롤러(672)가 서로 각각 외접하여 설치되고, 입구측에는 인렛 노즐(inlet nozzle)(673)이 설치된다. 인렛 노즐(673)에는 와이어 안내 라이너(690)가 접속된다. 피딩 롤러(671)는 구동 롤러로서, 그것의 외경에는 알루미늄 와이어(652)가 끼워지는 홈이 형성되어 있다. 프레스 롤러(672)는 피딩 롤러(671)의 홈을 지나가는 알루미늄 와이어(652)의 표면을 마찰을 가지고 누른다. 따라서, 인렛 노즐(673)을 통과하여 나온 알루미늄 와이어(652)는 첫 번째의 피딩 롤러(671)와 프레스 롤러(672)의 맞물림 회전에 의해 도면상 좌측에서 우측으로 이송되고, 중간 안내구(674) 통과하여 두 번째 피딩 롤러(671)와 프레스 롤러(672)에 의해 출구 노즐(675)를 통해 나간다.
도 1 내지 도 3, 도 5에서 미설명 참조부호 '230'은 제1 구동기구(220)에 전력을 공급하기 위해 베이스 플레이트(50)와 제1 이송 플레이트(300) 사이에 설치되는 '케이블 컨베이어'이다. 또한, '510'은 제2 구동기구(420)와 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 전력을 공급하기 위해 제1 이송 플레이트(300)와 제2 이송 플레이트(500) 사이에 설치되는 '케이블 컨베이어'이다.
위와 같은 본 발명은, 원통 관 지지 및 회전기구(100)에 원통 관(2)을 눕혀 설치하고 공정에 알맞게 자동으로 회전시킬 수 있다. 또한, 원통 관(2)을 별도의 고정장치나 척(chuck) 장치 없이 서포트 롤러(110)에 올려놓고 드라이브 롤러(150) 및 동력원(130)에 의해 회전시키는 구성에 의해, 해양 구조물에서 사용되는 원통 관처럼 지름이 크고 길이가 긴 대형의 원통 관을 쉽게 장착할 수 있다.
또한, Y-축 직선이송 유닛(400)을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)의 스프레이 노즐(620)과 원통 관(2)의 거리를 자동으로 조정하고, X-축 직선이송 유닛(200)을 통해 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)을 원통 관(2)의 길이 방향으로 자동으로 이송시킬 수 있도록 함으로써, TSA 피막 두께를 정밀하고 균일하게 도포할 수 있으며, 그에 따라 TSA 코팅 품질을 보증할 수 있으며 코팅 시간의 단축과 불량률의 최소화에도 기여한다.
동력원(130), 직선이송 유닛(200)(400), 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600), 압축 공기 등은, 마이크로 컴퓨터에 의한 컨트롤러를 통해 제어한다. TSA 코팅에 임하여서는, 원통 관(2)의 규격, TSA 도포 두께 등을 입력수단을 통해 입력하면, 마이크로 컴퓨터에서 원통 관(2)과 스프레이 노즐(620)의 좌표, 이송 거리, 원통 관(2)의 회전 수 등의 제어 값을 계산하여 상기한 구동부를 제어한다.
또한, 와이어 송급 박스(650)를 탑재하고 와이어 피딩 유닛(670)을 구비하여 알루미늄 와이어(652)를 자동으로 쉽게 공급할 수 있어 TSA 코팅 자동화를 좀 더 쉽게 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
2 : 원통 관
100 : 원통 관 지지 및 회전기구
110 : 서포트 롤러
112 : 메인 롤러
114 : 플랜지
120 : 지지 블록
130 : 동력원
140 : 동력변환기구
150 : 드라이브 롤러
200 : X-축 직선이송 유닛
210 : 제1 가이드 레일
212 : 제1 가이드 블록
220 : 제1 구동기구
222 : 제1 고정자
224 : 제1 가동자
230 : 케이블 컨베이어
300 : 제1 이송 플레이트
400 : Y-축 직선이송 유닛
410 : 제2 가이드 레일
412 : 제2 가이드 블록
420 : 제2 구동기구
422 : 제2 고정자
424 : 제2 가동자
500 : 제2 이송 플레이트
510 : 케이블 컨베이어
600 : 용융 및 스프레이용 TSA 유닛
602 : 공압 커넥터
620 : 스프레이 노즐
650 : 와이어 송급 박스
652 : 알루미늄 와이어
660 : 중간 안내 블록
690 : 와이어 안내 라이너
710 : 압축공기 공급라인
712 : 접속 커넥터
714 : 공압관
716 : 공압 블록
730 : 공압 호스 라인

Claims (9)

  1. 원통 관(2)의 외부 표면에 TSA 물질을 도포하기 위한 원통 관 TSA 코팅 장치로서,
    원통 관(2)을 가로로 눕힌 상태로 지지하고 회전시키는 원통 관 지지 및 회전기구(100);
    상기 가로로 눕힌 원통 관(2)의 측면을 마주보는 위치에서 원통 관(2)의 길이 방향을 따라 설치되는 X-축 직선이송 유닛(200);
    상기 X-축 직선이송 유닛(200) 상에 탑재되어 원통 관(2)의 길이방향으로 이동하는 제1 이송 플레이트(300);
    상기 제1 이송 플레이트(300) 상에 X-축 직선이송 유닛(200)에 직교하는 방향으로 설치되는 Y-축 직선이송 유닛(400);
    상기 Y-축 직선이송 유닛(400) 상에 탑재되어 원통 관(2)의 반경방향으로 이동하는 제2 이송 플레이트(500);
    상기 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되고, 전기에 의해 알루미늄 와이어(652)를 용융시켜 압축 공기에 의해 전방의 스프레이 노즐(620)로 분사하는 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600);
    상기 제2 이송 플레이트(500) 상에 탑재되고, 내부에 감겨 있는 알루미늄 와이어(652)를 인출하여 공급하는 와이어 송급 박스(650);
    상기 와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)를 상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 송급하는 와이어 피딩 유닛(670); 및
    상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인(710)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통 관 지지 및 회전기구(100)는,
    상기 원통 관(2)의 길이방향 양측 단부 아래쪽을 각각 2지점에서 받치는 서포트 롤러(110);
    상기 서포트 롤러(110)에 대향하여 상기 원통 관(2)의 단부 내주면에 밀착하여 회전시키는 드라이브 롤러(150);
    상기 드라이브 롤러(150)를 회전구동하는 동력원(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서포트 롤러(110)는,
    상기 원통 관(2)의 외주면에 밀착하는 메인 롤러(112)와,
    상기 메인 롤러(112)의 축방향 외측 단부에 형성되어 상기 원통 관(2)의 단부면을 막아 축방향으로의 이탈을 방지하는 플랜지(114)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 X-축 직선이송 유닛(200)은,
    상기 원통 관(2)의 길이 방향을 따라 설치되는 제1 가이드 레일(210)과, 상기 제1 가이드 레일(210)을 따라 미끄럼 이동하며 상부에 상기 제1 이송 플레이트(300)가 탑재되는 제1 가이드 블록(212)을 구비하는 제1 LM 가이드; 및
    상기 제1 이송 플레이트(300)를 직선이송시키는 제1 구동기구(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 구동기구(220)는, 제1 고정자(222)와 제1 가동자(224)를 포함하는 선형 전동기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Y-축 직선이송 유닛(400)은,
    상기 제1 이송 플레이트(300) 상에 Y-축 방향을 따라 설치되는 제2 가이드 레일(410)과, 상기 제2 가이드 레일(410)을 따라 미끄럼 이동하며 상부에 상기 제2 이송 플레이트(500)가 탑재되는 제2 가이드 블록(412)을 구비하는 제2 LM 가이드; 및
    상기 제2 이송 플레이트(500)를 직선이송시키는 제2 구동기구(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 구동기구(420)는, 제2 고정자(422)와 제2 가동자(424)를 포함하는 선형 전동기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기 공급라인(710)은,
    상기 용융 및 스프레이용 TSA 유닛(600)의 공압 커넥터(602)에 접속되는 접속 커넥터(712);
    상기 접속 커넥터(712)로부터 연장되는 공압관(714);
    상기 공압관(714)이 Y-축 방향으로 신축가능하게 결합하는 공압 블록(716);
    상기 공압 블록(716)에 접속되어 압축공기 공급원으로부터의 압축공기를 공급하는 공압 호스 라인(730)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 송급 박스(650)와 와이어 피딩 유닛(670) 사이에 설치되어 와이어 송급 박스(650)로부터 인출한 알루미늄 와이어(652)를 안내하는 중간 안내 블록(680);
    상기 중간 안내 블록(680)과 상기 와이어 피딩 유닛(670)의 입구를 연결하여 내부 통로를 통해 알루미늄 와이어(652)의 이송을 안내하는 와이어 안내 라이너(690)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통 관 TSA 코팅 장치.
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