KR20170003327A - 상부 론지 이동기능을 가지는 이중 선체 블록 내부의 도장 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 선체 블록 내부를 이동하면서 블록 내부의 수직 벽 및 론지까지 자동으로 도장할 수 있는 도장 자동화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 발명은 상기 이중 선체 블록의 론지 위를 주행할 수 있는 주행부와, 상기 주행부에 그 일단이 결합되어 연장되는 지지부와, 상기 지지부의 타단에 그 일단이 고정되는 연결부 및 상기 연결부의 타단에 연결되며 도료를 분사하는 도장건부를 포함하며, 상기 지지부는 RPR 조인트를 포함하고, 상기 연결부는 직선 조인트 및 회전 조인트를 포함하며, 상기 도장건부는 2축 회전조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치를 제공하였다. 본 발명에 따라 본 발명에 따라 작업품질간에 편차가 발생될 수 밖에 없는 수작업에 비하여 균일하고 높은 품질의 도장작업을 수행할 수 있게 된다.

Description

상부 론지 이동기능을 가지는 이중 선체 블록 내부의 도장 자동화 장치 {Semi-automatic Painting Robot Movable along the Longitudinal Stiffeners in Double-Hulled Structure}

본 발명은 선박 제조공정에서의 도장 자동화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자율이동 도장 자동화 장치를 이용하여 선체 블록 내부 및 그 내부에 설치된 론지(longi)를 편리하게 도장할 수 있는 도장 자동화 장치에 관한 것이다.

현재까지 선박 건조시의 핵심공정들 중에서 용접과 가공 및 물류 분야의 자동화는 많은 연구가 이루어져서 실용화 및 작업환경개선이 상당히 진행되었으나, 도장 분야의 자동화 연구는 지금까지 매우 미흡한 실정이다. 그 결과 조선산업에서 도장 분야는 병목공정으로 작용하고 있다.

또한, IMO(국제해사기구)가 안전 및 환경보호를 위하여 유조선의 이중선체 구조를 법제화 함에 따라 선체에서 밀폐 및 협소구역이 늘어나게 되었고, 이러한 밀폐 및 협소구역에 대한 내부 도장작업량도 함께 늘어나게 되었다. 게다가, 2006년 제정된 IMO의 선체 보호 도장규정(PSPC)에서는 선박의 장 수명화와 안정성 확보를 위해 높은 등급의 등급의 전처리 및 도장기준을 요구하고 있다. 동시에 최근에는 선주사측에서 선박의 수명 향상과 유지보수 비용의 절감을 위해 조선사에게 점차 높은 수준의 도장품질을 요구하고 있기도 하기 때문에, 조선소의 생산성을 저하시키지 않으면서도 도장의 고품질화 요구 추세를 만족시킬 수 있는 도장 시공기법의 도출이 절실한 상황이다.

한편, 선박 이중 선체 블록 내부에 대한 도장작업의 경우에는 격벽이나 셀 플레이트(shell plate) 등의 구조체에 의해 둘러싸여 있고, 선체의 구조적 강성을 보강하기 위하여 다수의 론지(longi)나 스티프너(stiffener) 등과 같은 보강재가 설치된다. 그리고 이러한 보강재는 블록의 내면을 향해 돌출되도록 설치된다. 결국, 상기 보강재는 상술한 바와 같은 블록 내부에 대한 도장작업에서 방해요소로 작용하게 된다.

도 1은 이중 선체 블록의 구조를 도시한 사시도이다. 도 1을 참고하면, 선체블록(10) 내부에는 다수의 보강재인 론지(15)등의 복잡한 구조물들이 돌출되어 있다는 것을 알 수 있다. 도 2는 이중 선체 블록의 단면도이다.

이와 같이 선박 제조공정의 도장공정에 대한 난이도와 요구품질이 함께 상승하고 있음에도 불구하고, 현재까지 선박 제조공정에 있어 도장공정은 그 자동화가 더디게 진행되고 있다. 특히 이중 선체 블록 내부의 도장공정은 밀폐되고 협소한 작업공간과 그 내부의 론지에 의한 작업의 난해성 때문에 그 자동화가 더욱 어렵다. 이러한 이유로 현재까지의 이중 선체 블록 내부의 도장공정은 도장작업자의 수작업에 의하여 주로 진행되고 있다.

도 3은 이중 선체 블록 내부에서 도장작업자가 도장공정을 진행하는 모습을 도시한 도면이다. 도 3을 참고하여 설명하면, 기존의 도장작업자가 수작업을 통하여 도장공정을 진행하는 경우, 수작업의 특성상 그 작업의 품질이 고르지 못하고 작업자의 숙련도에 따라 그 품질이 낮을 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 수작업의 경우 작업자가 선체블록(10)내에서 작업을 진행하면서 맨홀(13)을 통하여 선체블록(10)간을 이동해야 한다. 이러한 선체블록(10)은 어둡고 밀폐된 내부와 협소한 작업공간 때문에 도장작업자가 도장공정에서 유출되는 유해물질에 장시간 노출되는 문제점도 있다.

그리고, 수작업에 의한 이중 선체블록 도장 작업은 그 내부의 론지(15) 형상이 복잡하고 천장작업등이 난해하여 작업성이 나쁘기 때문에 도장작업자가 근골격계 질환을 가지게 될 위험이 크다는 문제점까지 가지고 있다.

이에 대한 해결방안으로, 자동 도장 로봇을 생각할 수 있다. 하지만 도장 대상물인 선체블록(10)의 특성상, 일반적인 도장 로봇은 작업자가 상기 맨홀(13)을 통하여 이를 운반하기에는 그 크기가 크고 무게가 무겁다는 문제점이 있다. 또한, 상기 론지(15)까지 균일한 품질로 도장할 수 있는 특수한 구조를 가지지 못한다는 문제점도 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 도장작업자를 대신하여, 이중 선체 블록 내부를 이동하면서 블록 내부의 수직 벽 및 론지까지 자동으로 도장할 수 있는 도장 자동화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 작업자가 이중 선체 블록의 맨홀을 통하여 운반 가능하도록 그 크기가 작고 무게가 가벼운 도장 자동화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이중 선체 블록 내부의 수직 벽면 및 론지 부위를 도장할 수 있는 구조를 가지는 도장 자동화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이중 선체 블록의 론지 위를 주행할 수 있는 주행부와, 상기 주행부에 그 일단이 결합되어 연장되는 지지부와, 상기 지지부의 타단에 그 일단이 고정되는 연결부 및 상기 연결부의 타단에 연결되며 도료를 분사하는 도장건부를 포함하며, 상기 지지부는 RPR 조인트를 포함하고, 상기 연결부는 직선 조인트 및 회전 조인트를 포함하며, 상기 도장건부는 2축 회전조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치를 제공하였다.

또한, 상기 주행부가 2개 형성되고, 각 상기 주행부에 그 일단이 각 결합되는 2개의 지지부가 형성되며, 각 상기 지지부의 타단 모두가 1개의 연결부 일단에 결합되어, 본 발명에 따른 선체 블록 내부 도장 자동화 장치는 Y자형 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 도장건부의 2축 회전조인트는 능동 조인트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 연결부의 직선 조인트 및 회전 조인트 중 어느 하나 이상은 능동 조인트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 지지부의 RPR 조인트는 하나 이상의 능동 조인트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 주행부는 바퀴를 포함하며, 상기 바퀴는 그 재질이 자석으로 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 작업품질간에 편차가 발생될 수 밖에 없는 수작업에 비하여 균일하고 높은 품질의 도장작업을 수행할 수 있게 된다.

또한, 기존 수작업의 경우 어둡고 밀폐된 내부와 협소한 작업공간 때문에 도장작업자의 작업은 그 품질이 낮을 수 있으나, 본 발명에 의하면 작업 환경에 영향을 받지 않고 높은 품질의 도장작업을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 기존 도장작업자를 유해물질이나 근골격계질환을 원인으로 한 산업재해로부터 보호할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 작업자가 휴대하기 간편하면서도 가벼운 도장 자동화 장치를 통하여 이중 선체 블록 내부의 수직 벽면 및 론지 부위를 도장할 수 있다.

도 1은 이중 선체 블록의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 이중 선체 블록의 단면 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 이중 선체 블록 내부에서 도장기술자가 도장공정을 진행하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 도장 자동화 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 주행부 클램핑 장치의 구조를 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6은 상기 지지부의 구성을 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 상기 연결부의 구성을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 상기 도장건부의 구성을 확대하여 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 지지부의 조인트를 구동하여 자세를 변경하는 모습을 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 연결부의 조인트를 구동하여 자세를 변경하는 모습을 도시한 도면이다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 2축 능동 회전조인트를 구동하여 도장 방향을 변경하는 모습을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.

도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 도장 자동화 장치의 구성을 도시한 사시도이다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 도장 자동화 장치는 주행부(100), 지지부(300), 연결부(500) 및 도장부(700)를 포함한다. 상기 주행부(100)는 이중 선체 블록의 론지(15)위를 주행하는 기능을 하며, 상기 지지부(300)는 상기 주행부(100)에 그 일단이 연결되어 상기 도장 자동화 장치의 자세를 조절하는 기능을 하고, 상기 연결부(500)는 그 일단이 상기 지지부(300)의 타단에 연결되어 상기 도장 자동화 장치의 자세를 조절하는 기능을 하며, 상기 도장부(700)는 상기 연결부(500)의 타단에 고정되고 복수의 회전 조인트를 포함하여 도장이 필요한 방향을 항하여 도료를 분사하는 기능을 수행한다.

상기 주행부(100)는 주행부 바퀴(101), 주행부 하우징(103) 및 주행부 클램핑장치(107) 를 포함하며, 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 이중 선체 블록의 론지(15)위를 주행하도록 기능한다.

도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 주행부 클램핑 장치의 구조를 확대하여 도시한 사시도이다. 도 5를 참고하면, 상기 주행부 바퀴(101)는 복수 개 형성되며, 상기 론지(15)의 리브(16) 상단 및 하단에 위치하여 상기 리브(16)위를 주행한다. 상기 주행부 바퀴(101)는 고무 및 금속 중 어느 하나의 재료로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 또한 상기 주행부 바퀴(101)는 자석이나 고무자석 중 어느 하나의 재료로 구성되어 론지와의 흡착력을 증가시킬 수 있으나, 이러한 재료에 한정되지는 아니한다.

상기 주행부 하우징(103)은 상기 주행부 바퀴(101)의 축에 결합하여 형성되며, 상기 주행부(100)의 각 부품이 고정되는 프레임으로서 기능한다.

상기 주행부 클램핑장치(107)는 상기 주행부 하우징(103)의 일 측면에 형성되고 동시에 복수의 상기 주행부 바퀴(101)와 연결되며, 복수의 상기 주행부 바퀴(101)가 상기 론지(15)의 리브(16)에 접지되어 있는 상태를 유지하도록 물림장치로서 작동한다. 상기 주행부 클램핑장치(107)는 상기 주행부 바퀴(101)가 상기 론지(15)의 리브(16)에 접하면서 맞물리도록 하는 구조를 가질 수 있으나, 상기 실시례의 구조에 한정되지는 아니한다. 또한 주행부 클램핑장치(107)는 생략될 수 있으며, 상기 주행부 바퀴(101)에 동력을 공급하는 주행부 모터(미도시)가 더 포함될 수 있다.

상기 지지부(300)는 지지부 회전조인트(301), 지지부 직선조인트(303) 및 지지부 수동 회전조인트(305)를 포함하여 구성되며, 상기 주행부(100)에 그 일단이 연결되어 상기 도장 자동화 장치의 자세를 조절하는 기능을 가진다.

도 6은 상기 지지부(300)의 구성을 확대하여 도시한 도면이다. 도 6을 참고하면, 상기 지지부 회전조인트(301)는 그 일단이 상기 주행부 하우징(103)의 하부에 연결된다. 상기 지지부 회전조인트(301)는 1자유도를 가지는 회전조인트이다. 상기 지지부 회전조인트(301)는 자체구동이 가능한 구동 조인트 또는 수동 조인트 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기 지지부 직선조인트(303)는 그 일단이 상기 지지부 회전조인트(301)의 타단에 연결된다. 상기 지지부 직선조인트(303)는 1자유도를 가지는 직선조인트이다. 상기 지지부 직선조인트(303)는 자체구동이 가능한 구동조인트(active joint) 또는 수동 조인트(passive joint) 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 바람직하게는 상기 지지부 회전조인트(301)가 구동 조인트로 구성되는 경우 상기 지지부 직선조인트(303)는 수동 조인트로 구성될 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하나, 이러한 조합에 한정되지는 아니한다.

상기 지지부 수동 회전조인트(305)는 그 일단이 상기 지지부 직선조인트(303)의 타단에 연결된다. 상기 지지부 수동 회전조인트(305)는 1자유도를 가지는 회전 조인트이고, 바람직하게는 자체 구동을 할 수 없는 수동 조인트(Passive joint)로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.

상기 주행부(100) 및 지지부(300)는 복수 개 형성될 수 있으며, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 각 2개씩 형성될 수 있다. 도 4를 참고하면, 상기 주행부(100) 및 지지부(300)가 각 2개씩 형성되는 경우, 2개의 상기 주행부(100)는 각 병렬로 위치한 각 다른 론지(15)의 리브(16)에 형성되며, 2개의 상기 지지부(300)는 각 상기 2개의 주행부(100)와 그 일단이 연결되고, 2개의 상기 지지부(300)의 각 타단은 상기 지지부 수동 회전조인트(305)를 매개로 상호 연결되어 "Y"자형의 구조를 완성한다.

도 7은 상기 연결부(500)의 구성을 확대하여 도시한 도면이다. 도 7을 참고하면, 상기 연결부(500)는 연결부 능동 회전조인트(501) 및 연결부 능동 직선조인트(503)를 포함하며, 그 일단이 상기 지지부(300)의 타단에 연결되어 상기 도장 자동화 장치의 자세를 조절하는 기능을 가진다.

상기 연결부 능동 회전조인트(501)는 상기 지지부 수동 회전조인트(305)의 일 측면에 형성된다. 상기 연결부 능동 회전조인트(501)는 1자유도를 가지는 회전조인트이고, 자체 구동이 가능한 구동 조인트로서 상기 연결부 능동 직선조인트(503)를 도장이 필요한 방향을 향하여 위치시키는 역할을 한다.

상기 연결부 능동 직선조인트(503)는 그 일단이 상기 연결부 능동 회전조인트(501)의 일 측면에 연결된다. 상기 연결부 능동 직선조인트(301)는 1자유도를 가지는 직선조인트(1 Degree of freedom prismatic joint)이고, 자체 구동이 가능한 구동 조인트(Active joint)로 선택 되어질 수 있다.

도 8은 상기 도장건부(700)의 구성을 확대하여 도시한 도면이다. 도 8을 참고하면, 상기 도장건부(700)는 도장건부 프레임(701), 2축 능동 회전조인트(703) 및 스프레이(705)를 포함하며, 상기 연결부(500)의 타단에 고정되어 도장이 필요한 방향을 향하여 도료를 분사하는 기능을 가진다.

상기 도장건부 프레임(701)은 상기 연결부 능동 직선조인트(503)의 타단에 형성되며 상기 도장건부(700)의 부품들을 고정하는 기능을 수행한다.

상기 2축 능동 회전조인트(703)는 그 일단이 상기 도장건부 프레임(701)의 상부에 연결되며, 2자유도를 가지는 2축 회전 조인트(2 Degree of freedom revolution joint)이고, 자체 구동이 가능한 구동 조인트(Active joint)이다.

상기 스프레이(705)는 그 하단이 상기 2축 능동 회전조인트(703)의 타단에 연결되며, 도장이 필요한 곳에 도료를 분사하는 기능을 수행한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 도장 자동화 장치의 자세변경방법을 상술하기로 한다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 지지부의 조인트를 구동하여 자세를 변경하는 모습을 도시한 도면이다. 도 9a 및 도 9b 를 참고하면, 지지부 회전조인트(301)의 구동에 의하여 도장 자동화 장치의 자세가 변경되는 것을 알 수 있다. 또한, 주행부(100) 및 지지부(300)가 각 2개 형성되는 경우, 지지부 직선조인트(303)의 구동에 의해서도 동일한 효과를 가질 수 있다.

주행부(100) 및 지지부(300)가 각 1개씩 형성되는 경우, 지지부 회전조인트(301) 및 지지부 직선조인트(303)는 모두 자체구동이 가능한 능동조인트로 구성되어야 한다. 하지만, 주행부(100) 및 지지부(300)가 각 복수 개 형성되는 경우, 지지부 회전조인트(301) 및 지지부 직선조인트(303)중 어느 하나는 자체구동이 불가능한 수동조인트로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 연결부의 조인트를 구동하여 자세를 변경하는 모습을 도시한 도면이다. 도 10a 내지 도 10b를 참고하면, 연결부 능동 직선조인트(503)의 구동에 의하여 본 발명에 따른 도장 자동화 장치의 연결부 길이가 변경됨을 알 수 있다. 또한 도 10a 및 도 10c를 참고하면, 연결부 능동 회전조인트(501)의 구동에 의하여 도장 자동화 장치의 자세가 변경되는 것을 알 수 있다.

도 11a 내지 도 11b는 본 발명에 따른 도장 자동화 장치가 2축 능동 회전조인트(703)를 구동하여 도장 방향을 변경하는 모습을 도시한 도면이다. 도 11a 내지 도 11b를 참고하면, 상기 2축 능동 회전조인트(703)는 2축 방향으로 도장 방향 변경이 가능함을 알 수 있다.

이상은 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명이나, 본 발명의 청구범위는 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 실시 예에만 한정되지 아니하고, 첨부된 특허 청구의 범위에 기재된 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 실시될 수 있는 다양한 변형실시들 까지도 본 청구의 기재에서 고려하고 있는 범위 내에 속한다 할 것이다.

10 이중 선체 블록
15 론지
16 리브
100 주행부
101 주행부 바퀴
103 주행부 하우징
107 주행부 클램핑장치
300 지지부
301 지지부 회전조인트
303 지지부 직선조인트
305 지지부 수동 회전조인트
500 연결부
501 연결부 능동 회전조인트
503 연결부 능동 직선조인트
700 도장건부
701 도장건부 프레임
703 2축 능동 회전조인트
705 스프레이

Claims (6)

1. 이중 선체 블록 내부를 도장하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치로서,
   상기 이중 선체 블록의 론지 위를 주행할 수 있는 주행부와;
   상기 주행부에 그 일단이 결합되어 연장되는 지지부와;
   상기 지지부의 타단에 그 일단이 고정되는 연결부; 및
   상기 연결부의 타단에 연결되며 도료를 분사하는 도장건부를 포함하며,
   상기 지지부는 RPR 조인트를 포함하고, 상기 연결부는 직선 조인트 및 회전 조인트를 포함하며, 상기 도장건부는 2축 회전조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 주행부가 2개 형성되고, 각 상기 주행부에 그 일단이 각 결합되는 2 개의 지지부가 형성되며, 각 상기 지지부의 타단 모두가 1개의 연결부 일단에 결합되어 Y자형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 도장건부의 2축 회전조인트는 2축 능동 회전조인트로 구성된 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 연결부의 직선 조인트 및 회전조인트 중 어느 하나 이상이 능동 조인트로 구성된 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 지지부의 RPR 조인트는 하나 이상의 능동 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 주행부는 바퀴를 포함하며, 상기 바퀴는 그 재질이 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선체 블록 내부 도장 자동화 장치.

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