KR101577645B1 - 선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법 - Google Patents

선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선체 외판용 자동 도장장치(100)에 관한 것으로서, 선체(A)를 따라 이동하기 위한 대차부(110)와; 상기 대차부(110)상에 설치되는 레일(120)과; 상기 레일(120)을 따라 주행할 수 있도록 레일(120)에 설치되며 스프레이부(140)의 위치를 조절할 수 있도록 된 구동부(130)와; 상기 선체(A)의 외판에 도료를 분사할 수 있도록 상기 구동부(130)에 설치되는 스프레이부(140)와; 상기 구동부(130)가 레일을 따라 주행하도록 제어하되 상기 스프레이부(140)가 선체(A)와의 이격 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 선체선도 정보를 이용하여 구동부(130)를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 선체선도 정보를 활용하여 선체 종방향 및 수직/수평 방향으로 주행하면서 적정 도장품질 시공이 가능하므로 도장 자동화에 따른 안정적인 도장품질 확보가 가능하고 선체 외판 도장 작업의 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 또한 장비 운용 비용 절감, 작업자의 안전성 학보 및 근골격계 질환을 예방할 수 있다.

Description

선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법{Automatic painting equipment for ship's hull outside area and automatic painting method for ship's hull outside area}
본 발명은 선체 외판 자동 도장장치 및 도장방법에 관한 것으로서, 특히 선체선도(lines) 정보를 활용하여 선체 종방향 및 수직/수평 방향으로 주행하면서 적정 도장품질 시공이 가능한 선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법에 관한 것이다.
선체 외판은 선수(FWD)/중앙(mid-ship)/선미(AFT) 등 3차원 형상을 가지며, 도장 작업을 위해서는 측면부(ship side)의 경우 곤도라나 고소차를 사용하며, 바닥부(bottom)는 주로 인력(manual spray)에 의존하고 있는 실정이다. 이에 따라, 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 선체 외판 측면부 도장의 고소작업 문제점이 있고, 측면 및 바닥부 협소 공간 작업시 도장 품질 및 작업자 안전 문제점이 있다. 또한, 인력 의존 방식의 도장 작업에 따른 생산성 저하 문제점이 있고, 고소차, 곤도라 등 장비 운용에 따른 안전 및 비용 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 선체 외판용 도장 작업 관련 자동화 기술은 다양한 형태로 제안되어 시도되고 있으나, 현장 적용이 곤란한 개념적인 내용이거나 현실화 되더라도 관련 장비의 설치, 운용, 철거 및 장치 세척 등의 문제로 인해 확대 적용이 불가한 경우가 대부분이다.
한편, 종래 관련분야 특허기술로서 무인으로 선체외판에 흡착된 상태로 이동하면서 선체외판을 도장할 수 있도록 이동대차(10), 수평이송모듈(20), 도장모듈(30), 제어박스(40) 및 센서시스템(50)으로 이루어지고, 상기 이동대차(10)는 자력을 발생하여 흡착부재(미도시)를 구비하여 선체지면에 흡착된 상태로 설정된 경로를 따라 주행할 수 있고, 상기 수평이송모듈(20)은 상기 이동대차(10)의 상부에 설치되는데 상기 도장모듈(30)을 수평으로 이송할 수 있도록 일정 길이의 가이드(21) 및 가이드(21)에 설치되어 이송속도를 제어할 수 있는 수평모터 및 감속기(22)로 이루어지고, 상기 도장모듈(30)은 상기 수평이송모듈(20) 상에 수평으로 이송이 가능하도록 설치되는데 에어탱크의 에어압에 의해 도료탱크내의 도료를 자동으로 분사할 수 있는 오토건(31)을 구비하고, 상기 수평이송모듈(20)에 의한 도장모듈(30)의 가감속 구간에서 중첩영역의 과도막을 억제할 수 있도록 손놀림 효과인 틸팅을 할 수 있는 틸팅모터(32)를 구비하고, 상기 도장모듈(30)에는 수동으로 도료종류에 따른 도막두께의 조정 및 외판과의 거리를 조정할 수 있는 수동조절레버(33) 및 수동조절레버(33) 조작후 도장모듈(30)의 왕복 이동시 충격에 의한 진동을 방지하기 위한 스토퍼(34)가 구비되고, 상기 제어박스(40)는 상기 이동대차(10)의 현재위치와 설정된 기준궤도의 비교를 통하여 발생된 오차를 보정하여 상기 이동대차(10)가 정해진 경로를 따라 이동할 수 있도록 제어하고, 또한 설정된 도장조건에 따라 상기 수평이송모듈(20) 및 도장모듈(30)이 선체외판을 정확하게 도장할 수 있도록 제어하고, 상기 센서시스템(50)은 이동대차(10)로부터 이격된 위치에 기준점을 제공하기 위해 고정설치되는 와이어고정부(51), 상기 와이어고정부(51)와는 와이어로 연결되어 와이어고정부(51)와의 거리를 검출하는 와이어센서(52) 및 이동대차(10)의 방위각을 검출하는 자이로센서(53)로 이루어진 선체외판 자율이동 도장장치가 제안되어 있다(특허문헌1 참조).
국내등록특허 10-0897004
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도장 공정의 생산성 향상 및 도장 작업자의 안전성 등을 확보할 수 있도록 선체선도 정보를 적절히 활용하여 선체 종방향 및 수직/수평 방향으로 주행하면서 적정 도장품질 시공이 가능한 선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치는, 선체를 따라 이동하기 위한 대차부와; 상기 대차부상에 설치되는 레일과; 상기 레일을 따라 주행할 수 있도록 레일에 설치되며 스프레이부의 위치를 조절할 수 있도록 된 구동부와; 상기 선체의 외판에 도료를 분사할 수 있도록 상기 구동부에 설치되는 스프레이부와; 상기 구동부가 레일을 따라 주행하도록 제어하되 상기 스프레이부가 선체와의 이격 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 선체선도 정보를 이용하여 구동부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 레일은 상기 구동부가 선체의 수평 방향 및 수직 방향으로의 주행이 가능하도록 "ㄴ" 자 모양으로 설치될 수 있다.
또한, 상기 구동부는 상기 레일에 기어 구조로 설치될 수 있다.
또한, 상기 구동부는 상기 레일과의 사이에서 자력에 의한 구동부 낙하 방지를 위하여 마그네틱을 구비할 수 있다.
또한, 상기 스프레이부는 아암에 의해 구동부에 설치되어, 구동부에서 아암의 길이를 조절하여 스프레이부의 위치를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 선체선도 정보를 이용하여 선체 외판 좌표정보를 연산하고, 선체 외판 좌표정보에 기초하여 선체 외판과 스프레이부의 이격 거리를 연산한 후, 도장면 좌표정보 및 이격 거리에 기초하여 구동부를 제어함과 동시에 도료를 분사할 수 있도록 상기 스프레이부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 선체와 스프레이부의 이격 거리를 확인할 수 있도록 비전 센서를 더 구비할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선체 외판 자동 도장방법은, 도장장치가 선체 외판을 따라 주행하면서 도장 시 선체선도 정보를 이용하여 선체 외판 좌표정보를 연산하고, 연산된 선체 외판 좌표정보에 기초하여 선체 외판과 도장장치의 스프레이부 이격 거리를 연산한 후, 도장면 좌표정보 및 이격 거리에 기초하여 도장장치의 스프레이부가 선판 외판과 일정한 거리를 유지한 상태에서 선체의 외판에 도료를 분사하여 선체 외판을 도장할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 선체선도 정보를 활용하여 선체 종방향 및 수직/수평 방향으로 주행하면서 적정 도장품질 시공이 가능하므로 도장 자동화에 따른 안정적인 도장품질 확보가 가능하고 선체 외판 도장 작업의 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 또한 장비 운용 비용 절감, 작업자의 안전성 학보 및 근골격계 질환을 예방할 수 있다.
도 1은 선체외판 자율이동 도장장치의 개념도.
도 2는 선체선도의 예.
도 3은 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 선체선도 정보를 이용하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치의 제1 사용 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치의 제2 사용 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 선체선도의 예, 도 3은 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치의 개념도, 도 4는 본 발명에 따른 선체선도 정보를 이용하기 위한 흐름도, 도 5는 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치의 제1 사용 상태도, 도 6은 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치의 제2 사용 상태도이다.
본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법은, 도장 공정의 생산성 향상 및 도장 작업자의 안전성 등을 확보할 수 있도록 선체선도 정보를 활용하여 선체 종방향 및 수직/수평 방향으로 주행하면서 적정 도장품질 시공이 가능하도록 된 것을 그 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치(100)는 크게 대차부(110), 레일(120), 구동부(130), 스프레이부(140), 제어부(미도시) 및 아암(150)을 포함하여 이루어진다.
상기 대차부(110)는 선체(A) 외측 바닥에 설치되는데 소정의 바퀴를 구비하여 선체(A) 종방향으로 주행할 수 있다.
상기 레일(120)은 상기 대차부(110)상에 안전하게 지지된 상태에서 설치된다. 이 때, 상기 레일(120)은 상기 구동부(130)가 선체(A)의 수평 방향 및 수직 방향으로의 주행이 가능하도록 "ㄴ" 자 모양으로 절곡되어 설치된다.
상기 구동부(130)는 상기 레일(120)을 따라 주행할 수 있도록 레일(120)에 설치되는데 스프레이부(140)의 위치를 조절할 수 있다. 이 때, 상기 구동부(130)는 수직방향 즉, 상/하 방향으로의 주행이 용이하도록 상기 레일(120)에 기어 구조로 설치될 수 있다. 또한, 상기 구동부(130)는 낙하 방지를 위해 마그네틱을 구비할 수 있다.
상기 스프레이부(140)는 상기 선체(A)의 외판에 도료를 분사할 수 있도록 상기 구동부(130)에 설치된다.
상기 제어부는 상기 구동부(130)가 레일을 따라 주행하도록 제어하는데, 특히 상기 스프레이부(140)가 선체(A)와의 이격 거리를 등간격 즉, 항상 일정하게 유지할 수 있도록 선체선도(船體線圖) 정보를 적절히 이용하여 구동부(130)를 제어한다.
참고적으로, 선박의 선형은 선박의 길이 방향으로 등분된 위치에서 단면형상으로 나타낼 수 있으며, 이를 선체선도라고 한다.
도 4를 참조하여, 선체선도 정보를 이용하는 방법을 구체적으로 설명하면, 먼저 선체선도 정보를 이용하여 선체(A) 외판 좌표정보를 연산한다(S110,S120).
그리고, 선체(A) 외판 좌표정보에 기초하여 선체(A) 외판과 스프레이부(140)의 이격 거리를 연산한다(S130,S140).
마지막으로, 도장면 좌표정보 및 이격 거리에 기초하여 구동부(130)를 제어함과 동시에 도료를 분사할 수 있도록 상기 스프레이부(140)를 적절히 제어한다(S150).
상기 아암(150)은 구동부(130)에 스프레이부(140)를 설치하는데 사용될 수 있는데, 상기 구동부(130)에서 아암(150)의 길이를 적절히 조절하여 스프레이부(140)의 위치를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치(100)는 추가적으로 상기 선체(A)와 스프레이부(140)의 이격 거리를 확인할 수 있도록 소정의 비전 센서(미도시)를 더 구비할 수 있다.
이제, 도 5,6을 참조하여 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.
참고적으로 도 5의 경우 선체 중앙부(mid-ship)의 도장 개념도이고, 도 6의 경우 선체 곡선부(FWD/AFT)의 도장 개념도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 구동부(130)가 레일(120)을 따라 선체(A)의 수평방향 및 수직방향으로 주행하되 선체선도 정보를 활용하여 스프레이부(140)가 선체(A)와 항상 등간격을 유지하면서 스프레이부(140)에서 선체(A)에 도료를 분사하여 도장 작업을 수행하게 된다.
즉, 제어부의 지시로 구동부(130)가 아암(150)의 길이를 적절히 조절함으로써 스프레이부(140)가 선체(A)와 항상 등간격을 유지하면서 도료를 분사하여 도장 작업을 수행하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 선체선도 정보를 활용하여 선체 종방향 및 수직/수평 방향으로 주행하면서 적정 도장품질 시공이 가능하다. 이에 따라, 도장 자동화에 따른 안정적인 도장품질 확보가 가능하고 선체 외판 도장 작업의 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 장비 운용 비용을 절감하고, 또한 작업자의 안전성 학보 및 근골격계 질환을 예방할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 선체 외판용 자동 도장장치 및 선체 외판 자동 도장방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 도장장치 110 : 대차부
120 : 레일 130 : 구동부
140 : 스프레이부 150 : 아암

Claims (8)

  1. 선체(A)의 외판을 도장하기 위한 장치(100)로서,
    선체(A)를 따라 이동하기 위한 대차부(110)와;
    상기 대차부(110)상에 설치되는 레일(120)과;
    상기 레일(120)을 따라 주행할 수 있도록 레일(120)에 설치되며 스프레이부(140)의 위치를 조절할 수 있도록 된 구동부(130)와;
    상기 선체(A)의 외판에 도료를 분사할 수 있도록 상기 구동부(130)에 설치되는 스프레이부(140)와;
    상기 구동부(130)가 레일(120)을 따라 주행하도록 제어하되 상기 스프레이부(140)가 선체(A)와의 이격 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 선체선도 정보를 이용하여 구동부(130)를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레일(120)은 상기 구동부(130)가 선체(A)의 수평 방향 및 수직 방향으로의 주행이 가능하도록 "ㄴ" 자 모양으로 설치된 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부(130)는 상기 레일(120)에 기어 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부(130)는 상기 레일(120)과의 사이에서 자력에 의한 구동부 낙하 방지를 위하여 마그네틱을 구비한 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프레이부(140)는 아암(150)에 의해 구동부(130)에 설치되어, 구동부(130)에서 아암(150)의 길이를 조절하여 스프레이부(140)의 위치를 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 선체선도 정보를 이용하여 선체(A) 외판 좌표정보를 연산하고, 선체(A) 외판 좌표정보에 기초하여 선체(A) 외판과 스프레이부(140)의 이격 거리를 연산한 후, 도장면 좌표정보 및 이격 거리에 기초하여 구동부(130)를 제어함과 동시에 도료를 분사할 수 있도록 상기 스프레이부(140)를 제어하는 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 선체(A)와 스프레이부(140)의 이격 거리를 확인할 수 있도록 비전 센서를 더 구비한 것을 특징으로 하는 선체 외판용 자동 도장장치.
  8. 선체의 외판을 도장하는 방법으로서,
    도장장치가 선체 외판을 따라 주행하면서 도장 시 선체선도 정보를 이용하여 선체 외판 좌표정보를 연산하고, 연산된 선체 외판 좌표정보에 기초하여 선체 외판과 도장장치의 스프레이부 이격 거리를 연산한 후,
    도장면 좌표정보 및 이격 거리에 기초하여 도장장치의 스프레이부가 선판 외판과 일정한 거리를 유지한 상태에서 선체의 외판에 도료를 분사하여 선체 외판을 도장할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 선체 외판 자동 도장방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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