KR20220102393A

KR20220102393A - 접철식 무인로봇 도장장치

Info

Publication number: KR20220102393A
Application number: KR1020210004698A
Authority: KR
Inventors: 김대건; 이지후
Original assignee: 동서대학교 산학협력단
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-20

Abstract

본 발명은 접철식 무인로봇 도장장치에 있어서, 벽면을 따라 승강하면서 벽면에 페인트를 분사하는 벽면도장 로봇; 상기 벽면도장 로봇의 외측을 감싸도록 구비되며, 수평방향으로 접철가능한 주름진 벨로즈(bellows) 형상의 비산방지막; 상기 비산방지막의 둘레에 구간별로 장착되며, 벽면을 향해 압축공기를 분사하여 에어커튼을 형성하는 에어분사부; 상기 비산방지막의 중앙영역에 장착되며, 상기 비산방지막 및 상기 에어커튼에 의해 형성된 차폐공간의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 송풍모듈; 및 상기 비산방지막의 하부에 장착되며, 유압잭에 의해 상기 벽면도장 로봇 및 상기 비산방지막을 승하강시키는 승강부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 도장장치를 이동시킬 때 비산방지막 및 승강부를 접철하여 부피를 줄일 수 있어 작업자의 안정성 및 편의성이 보장되는 효과가 있다. 또한, 승강부 및 바퀴부를 이용하여 도장장치를 다양한 입면구조를 가지는 건물 저층 사이를 편리하고 빠르게 이동시킬 수 있어 작업자의 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

접철식 무인로봇 도장장치{Foldable robot painting device}

본 발명은 접철식 무인로봇 도장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도장장치를 이동시킬 때 비산방지막 및 승강부를 접철하여 부피를 줄일 수 있어 작업자의 안정성 및 편의성이 보장되는 접철식 무인로봇 도장장치에 관한 것이다.

일반적으로 신축 아파트 등의 고층건물의 좌우 벽면에 도장작업을 할 때에는 작업자가 건물의 옥상에 밧줄을 매어놓고 페인트통과 롤러를 들고 밧줄에 매달려서 롤러에 페인트를 묻혀 벽면도장을 하거나, 도장용 스프레이건으로 페인트를 분사하면서 도장작업을 수행하게 된다. 그러나 이와 같은 경우 고층건물 좌우 벽면을 도장하는 방법은 작업자가 밧줄에 매달려 작업을 하므로 항상 추락의 위험을 안고 있다는 문제점이 있다. 또한 작업자가 직접 도장을 하는 경우에는 넓은 면적의 벽면을 도장하는 데 시간이 과도하게 소요되어 작업 능률이 저하되고, 롤러나 스프레이건을 외부에 노출된 상태로 사용하기 때문에 페인트가 건물 아래로 낙하한다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 로봇 등을 이용한 건물 도장작업의 자동화를 도입하고 있다. 이러한 건물 도장작업의 자동화와 관련된 종래기술은 '대한민국특허청 등록특허 제10-2074102호 아파트 벽면 도장장치'와 같이, 직육면체로 구비되되; 2개가 한조로 이루어지며 전면이 개방된 전면좌,우측프레임(11,12)과, 상기 전면좌,우측 프레임(11,12)의 후면에 각각 설치되는 측면고정부(13)와, 상기 측면고정부(13)의 후면에 설치되는 후면좌,우측 프레임(14,15)으로 이루어진 몸체(10)와; 상기 전면좌,우측프레임(11,12) 사이에 설치되는 경첩(20)과; 상기 후면좌,우측프레임(14,15)에 사이에 설치되는 자바라(30)와; 상기 측면고정부(13)에 설치되며 복수의 노즐이 구비된 좌,우측공급관(40,50)과; 상기 좌,우측공급관(40,50) 사이에 설치되는 연결호스(60)와; 상기 전면좌,우측프레임(11,12)에 설치되는 복수의 롤러(70)와; 상기 좌측공급관(40)에 연결되며, 아파트 모서리 부분에 도포하는 회전노즐(43)이 구비된 각도조절대(42)와; 상기 몸체(10)의 전면/후면좌,우측프레임(14,15)에 설치되며, 상기 몸체(10)의 위치를 고정하는 제1,2고정바 (90,95)로 구성된 기술이 알려져 있다.

이러한 종래기술을 포함하는 무인로봇 도장장치의 경우 건설현장에 상용화되고 있으며, 무인로봇 도장장치는 기타 다른 로봇들과 달리 넓은 범위 내에서 움직여야 하고 정밀한 작업이 요구된다. 또한 다양한 현장에서 도장장치를 사용하기 위해서는 이동의 편리성이 요구되나, 상기 종래기술을 포함한 대부분의 종래기술들은 도장장치가 큰 프레임으로 이루어져 있기 때문에 이동이 불편하다는 단점이 있다.

대한민국특허청 등록특허 제10-2074102호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도장장치를 이동시킬 때 비산방지막 및 승강부를 접철하여 부피를 줄일 수 있어 작업자의 안정성 및 편의성이 보장되는 접철식 무인로봇 도장장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 벽면을 따라 승강하면서 벽면에 페인트를 분사하는 벽면도장 로봇; 상기 벽면도장 로봇의 외측을 감싸도록 구비되며, 수평방향으로 접철가능한 주름진 벨로즈(bellows) 형상의 비산방지막; 상기 비산방지막의 둘레에 구간별로 장착되며, 벽면을 향해 압축공기를 분사하여 에어커튼을 형성하는 에어분사부; 상기 비산방지막의 중앙영역에 장착되며, 상기 비산방지막 및 상기 에어커튼에 의해 형성된 차폐공간의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 송풍모듈; 및 상기 비산방지막의 하부에 장착되며, 유압잭에 의해 상기 벽면도장 로봇 및 상기 비산방지막을 승하강시키는 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접철식 무인로봇 도장장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 비산방지막은, 수평방향을 따라 배치되는 복수 개의 방지막본체와, 상기 복수 개의 방지막본체가 서로 접촉하는 영역에 구비되어 상기 방지막본체를 체결 및 분리하는 방지막체결부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접철식 무인로봇 도장장치는, 지상에서 이동이 가능하도록 상기 승강부의 하부에 설치된 바퀴부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 도장장치를 이동시킬 때 비산방지막 및 승강부를 접철하여 부피를 줄일 수 있어 작업자의 안정성 및 편의성이 보장되는 효과가 있다.

또한, 승강부 및 바퀴부를 이용하여 도장장치를 다양한 입면구조를 가지는 건물 저층 사이를 편리하고 빠르게 이동시킬 수 있어 작업자의 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접철식 무인로봇 도장장치의 사시도이고,
도 2는 도장장치의 측면도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 접철식 무인로봇 도장장치(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 벽면도장 로봇(100), 비산방지막(200), 에어분사부(300), 송풍모듈(400), 승강부(500) 및 바퀴부(600)를 포함한다.

벽면도장 로봇(100)은, 건물의 벽면(1)을 따라 승강하면서 벽면(1)에 페인트를 분사하는 구성으로, 분사노즐(110), 페인트탱크(120), 작업래더(130), 수평이송부(140) 및 차단부(150)를 포함한다.

분사노즐(110)은, 전방의 벽면(1)을 향해 페인트를 분사하여 벽면(1)에 도장을 수행하는 구성이다. 이때, 분사노즐(110)을 통해 분사된 페인트는 벽면(1) 뿐 아니라 그 주변으로 비산될 수 있으며, 구체적으로 벽면(1)의 유리창, 건물 아래로 지나가는 사람, 자동차 등으로 흩어질 수 있다. 따라서 이와 같은 현상을 방지할 수 있도록 벽면도장 로봇(100)의 외측에는 후술할 비산방지막(200)을 설치한다.

페인트탱크(120)는 벽면(1)에 분사될 페인트가 저장된 탱크에 해당하며, 작업래더(130)는, 페인트탱크(120)가 탑재되는 공간을 제공하는 구성에 해당한다. 그 중 작업레더(130)는 길이방향으로 고정되어 수평방향으로 이송되는 수평이송부(140)에 의해 이송되며, 이를 통해 원하는 벽면(1)의 영역에 페인트 분사가 이루어질 수 있다.

차단부(150)는, 분사노즐(110)을 통해 분사된 페인트가 자중에 의해 낙하되거나 흘러내릴 경우 건물 아래로 지나가는 사람이나 자동차 등에 떨어지지 않도록 분사노즐(110)의 하단에 장착되는 구성에 해당한다.

비산방지막(200)은, 벽면도장 로봇(100)의 외측을 감싸도록 구비되며, 수평방향으로 접철가능한 주름진 벨로즈(bellows) 형상으로 이루어진다. 즉, 비산방지막(200)은 벽면도장 로봇(100)의 외측을 감싸도록 벽면을 향해 오목하게 절곡된 아치형으로 이루어질 수 있는데, 비산방지막(200)이 아치형일 경우 벽면도장 로봇(100)을 보다 안정적으로 감쌀 수 있으며, 페인트가 비산되더라도 차폐공간을 형성하기 때문에 건물 아래로 페인트가 떨어지는 문제가 발생하지 않는다.

이러한 비산방지막(200)은 복수 개의 방지막본체(210), 복수 개의 방지막체결부(220) 및 통로부(230)를 포함한다.

방지막본체(210)는, 비산방지막(200)의 수평방향을 따라 배치되도록 복수 개로 이루어지며, 복수 개의 방지막본체(210)는 서로 체결 및 분리가 가능하다. 이러한 방지막본체(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 방지막본체(210)가 제1본체(211), 제2본체(212) 및 제3본체(213)와 같이 세 등분으로 나눠어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.

이러한 구조로 이루어진 도장장치(10)를 이동시에는 복수 개의 방지막본체(210)를 서로 분리 및 접철하여 이동의 편리성을 높여주게 되고, 원하는 건물 벽면(1)에 도착하게 되면 접철된 방지막본체(210)를 펼친 후 각각의 방지막본체(210)를 서로 체결시켜 비산방지막(200)으로 사용하게 된다. 이와 같이 비산방지막(200)이 접철가능한 주름진 벨로즈 형상으로 이루어져 있기 때문에 이를 접철하게 되면 비산방지막(200)의 부피가 줄어들게 되어 작업자가 비산방지막(200)을 이동시키기 용이하다.

방지막체결부(220)는, 복수 개의 방지막본체(210)가 서로 접촉하는 영역에 구비되어 방지막본체(210)를 체결 및 분리하는 구성이다. 즉, 방지막본체(210)가 수평방향으로 서로 연결된 상태에서 방지막체결부(220)를 이용해 체결하게 되면 비산방지막(200)으로 사용가능하고, 비산방지막(200)을 이동시킬 때에는 방지막체결부(220)의 체결을 풀어 방지막본체(210)를 서로 분리한 후 접철하여 편리하게 이동시킬 수 있게 된다. 이러한 방지막체결부(220)는 제1본체(211)와 제2본체(212)를 체결하는 제1체결부(221), 제2본체(212)와 제3본체(213)를 체결하는 제2체결부(222)로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.

통로부(230)는, 비산된 페인트가 후술할 송풍모듈(400)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 송풍모듈(400)이 장착되는 방지막본체(210)에 형성되어 송풍모듈(400)과 연통된 구조로 이루어진다.

이러한 비산방지막(200)은 접철가능한 주름진 벨로즈 형상으로 이루어질 수 있도록 유연한 소재인 폴리카보네이트(polycarbonate) 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리카보네이트는 고강도이면서 가벼운 소재이기 때문에, 이를 이용하여 비산방지막(200)을 형성할 경우 반복적인 접철 과정에서도 비산방지막(200)이 손상되는 문제가 발생하지 않는다. 또한 벽면도장 로봇(100)에 가해지는 하중을 최소화할 수 있으며, 비산방지막(200)을 접철하여 작업자가 들고 이동하기에도 용이하다. 이 뿐만 아니라 외부에서도 비산방지막(200) 내부의 상황을 모니터링 할 수 있도록 투명 또는 반투명으로 이루어져야 하기 때문에 폴리카보네이트를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

에어분사부(300)는, 복수 개로 이루어져 비산방지막(200)의 둘레에 구간별로 장착되며 벽면(1)을 향해 압축공기를 분사하여 에어커튼(310)을 형성한다. 에어분사부(300)를 통해 형성되는 에어커튼(310)은 비산방지막(200)과 벽면(1) 사이의 모든 측면을 차단하여 벽면도장 로봇(100)으로부터 분사되는 페인트가 외부로 비산되는 것을 방지한다. 이러한 에어분사부(300)는 공압수단(미도시), 이송수단(미도시) 및 분사수단(미도시)을 포함한다.

상세하게 설명하면, 에어분사부(300)는 압축공기를 생성하는 공압수단과, 공압수단에서 생성되는 압축공기를 이송하는 이송수단과, 이송수단을 통해 공급된 압축된 벽면(1)으로 분사하는 분사수단으로 이루어지며, 분사수단을 통해 분사된 압축공기는 비산방지막(200)과 벽면(1) 사이 공간의 모든 측면을 차단하는 역할을 한다.

송풍모듈(400)은, 비산방지막(200)의 중앙영역에 장착되며 비산방지막(200) 및 에어커튼(310)에 의해 형성된 차폐공간의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 구성으로, 필터부(410) 및 배출부(420)를 포함한다. 차폐공간에 비산되는 페인트의 양이 많아지면 다른 색상의 페인트로 도색해야 할 경우 색상이 서로 섞여 원하지 않는 색상으로 도색이 이루어질 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 송풍모듈(400)은 차폐공간의 공기를 흡입하여 외부로 송출시킬 수 있도록 팬(fan)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 흡입된 공기는 비산방지막(200)에 형성된 통로부(230)를 통해 외부로 배출할 수 있게 된다.

이러한 송풍모듈(400)은 차폐공간의 공기를 보다 균일하게 흡입할 수 있도록 복수 개가 구비되어 제1본체(211) 및 제3본체(213)에 각각 형성될 수 있으며, 이에 맞춰 통로부(230)도 제1본체(211) 및 제3본체(213)에 각각 형성될 수 있다.

송풍모듈(400)은 차폐공간의 공기에 포함된 페인트 및 분진을 걸러내고 공기만 배출할 수 있도록 필터부(410)를 더 포함할 수 있다. 필터부(410)는 송풍모듈(400)의 최종 배출부(420)에 설치된다. 따라서 송풍모듈(400)에서 송출되는 공기는 외부로 빠져나가기 전에 필터부(410)에 의해 정화되며, 필터부(410)는 공기를 제외한 각종 분진, 페인트 입자 등을 필터링한다. 이때 필터부(410)를 통해 걸러진 페인트는 필터부(410)의 일측에 마련된 별도의 회수장치에 의해 수거되거나, 도장장치(10)의 페인트탱크(120)로 이송되어 별도로 저장될 수 있다.

승강부(500)는, 비산방지막(200)의 하부에 장착되며, 유압잭(미도시)에 의해 벽면도장 로봇(100) 및 비산방지막(200)을 승하강시키는 구성에 해당한다. 승강부(500)는 건물의 저층에 해당하는 벽면(1)에 페인트를 분사할 경우 사용되는 것으로, 건물의 옥상에서 도장장치(10)를 별도로 매달지 않아도 된다는 장점이 있다. 즉, 원하는 위치의 벽면(1)에 도장장치(10)를 배치한 후 승강부(500)를 통해 벽면도장 로봇(100) 및 비산방지막(200)을 승하강시키면서 위치를 조절하여 페인트 분사를 하게 된다.

도장장치(10)를 이동시킬 때에는 승강부(500)를 접철하여 작업자가 안전하고 편리하게 이동시킬 수 있으며, 원하는 벽면(1)에 위치한 경우 유압잭을 이용하여 승강부(500)를 펼쳐서 벽면도장 로봇(100) 및 비산방지막(500)이 승강되도록 한다. 이러한 승강부(500)는 테이블리프트 형상으로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.

바퀴부(600)는, 승강부(500)의 하부에 설치되어 도장장치(10)가 지상에서 이동 가능하도록 존재한다. 이와 같이 승강부(500) 및 바퀴부(600)에 의해 도장장치(10)를 종래와 같이 옥상에서 와이어를 이용하여 별도로 설치하는 노력을 하지 않아도 되며, 저층 구간의 벽면(1)에 도장장치(10)를 배치하여 바로 작업이 가능하다. 특히 공동주택 저층의 경우 양각, 음각 및 돌출부 등의 다양한 입면구조를 가지고 있으며, 이러한 구조에 빠르게 대응하는 이동장치가 필요하다. 이에 본 발명의 도장장치(10)는 바퀴부(600)에 의해 도장장치(10)를 지상에서 빠르게 이동시킬 수 있으며, 해당 위치의 벽면(1)에 배치한 후 바로 도장장치(10)를 이용할 수 있다. 또한 공동주택과 같이 아파트보다 낮은 저층의 건물의 경우 승강부(500) 만을 이용하여 빠르게 페인트 분사가 가능하다.

이와 같은 승강부(500) 및 바퀴부(600)는 벽면도장 로봇(100) 및 비산방지막(200)을 안정적으로 지지하기 위하여 비산방지막(200)의 수평방향을 따라 양측에 한 쌍으로 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 비산방지막(200)의 제1본체(211) 및 제3본체(213)에 각각 장착되는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 제2본체(212)에도 승강부(500) 및 바퀴부(600)가 추가로 장착될 수도 있다.

종래의 무인로봇 도장장치는 큰 프레임으로 이루어져 있으며 건물의 옥상에서 와이어를 이용하여 상하 이동 만이 가능하기 때문에 좌우 이동이 불편할 뿐더러, 프레임이 크게 이루어져 있기 때문에 작업자가 이를 이동하거나 설치하기 어렵다는 단점이 있었다. 이에 비해 본 발명의 접철식 무인로봇 도장장치(10)는, 비산방지막(200)이 복수 개로 분리되며 접철가능한 주름진 벨로즈 형상으로 이루어져있으며, 도장장치(10)를 이동할 때에는 이를 접철시켜 부피를 줄일 수 있어 작업자가 이동시키기 용이하다는 장점이 있다. 또한 비산방지막(200)의 하부에 장착된 승강부(500)도 접철가능한 구조로 이루어져 있어, 도장장치(10)를 이동시에는 접철시켜 부피를 줄일 수 있으며, 바퀴부(600)를 이용해 지상에서 편리하게 이동시킬 수 있어 작업자의 안전과 편의성이 보장된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1: 벽면
10: 도장장치
100: 벽면도장 로봇
110: 분사노즐
120: 페인트탱크
130: 작업래더
140: 수평이송부
150: 차단부
200: 비산방지막
210: 방지막본체
211: 제1본체
212: 제2본체
213: 제3본체
220: 방지막체결부
221: 제1체결부
222: 제2체결부
230: 통로부
300: 에어분사부
310: 에어커튼
400: 송풍모듈
410: 필터부
420: 배출부
500: 승강부
600: 바퀴부

Claims

벽면을 따라 승강하면서 벽면에 페인트를 분사하는 벽면도장 로봇;
상기 벽면도장 로봇의 외측을 감싸도록 구비되며, 수평방향으로 접철가능한 주름진 벨로즈(bellows) 형상의 비산방지막;
상기 비산방지막의 둘레에 구간별로 장착되며, 벽면을 향해 압축공기를 분사하여 에어커튼을 형성하는 에어분사부;
상기 비산방지막의 중앙영역에 장착되며, 상기 비산방지막 및 상기 에어커튼에 의해 형성된 차폐공간의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 송풍모듈; 및
상기 비산방지막의 하부에 장착되며, 유압잭에 의해 상기 벽면도장 로봇 및 상기 비산방지막을 승하강시키는 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접철식 무인로봇 도장장치.
제 1항에 있어서,
상기 비산방지막은,
수평방향을 따라 배치되는 복수 개의 방지막본체와,
상기 복수 개의 방지막본체가 서로 접촉하는 영역에 구비되어 상기 방지막본체를 체결 및 분리하는 방지막체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 접철식 무인로봇 도장장치.
제 1항에 있어서,
상기 접철식 무인로봇 도장장치는,
지상에서 이동이 가능하도록 상기 승강부의 하부에 설치된 바퀴부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접철식 무인로봇 도장장치.