KR20140000965A - 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템 - Google Patents

Abstract

풍력발전기용 블레이드 설치 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템은, 풍력발전기용 블레이드를 그립핑하는 그립핑유닛; 및 일단부가 풍력발전기의 허브에 연결되고 타단부가 블레이드에 연결되고, 허브에 대한 블레이드의 상대 위치를 감지하여 블레이드가 허브에 삽입되도록 안내하는 블레이드 이송가이드유닛을 포함한다.

Description

풍력발전기용 블레이드 설치 시스템{BLADE INSTALLING SYSTEM FOR WIND TURBINE}

본 발명은, 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 풍력발전기의 허브에 블레이드를 설치함에 있어 허브에 대한 블레이드의 상대 위치를 감지할 수 있는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전 형태로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력발전을 들 수 있다.

그러나, 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다.

그리고, 원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 막대한 시설비가 요구됨은 물론 방사선 누출의 위험성 때문에 지역주민들의 강한 반발이 예상되며, 나아가 폐기물처리도 쉽지 않으며, 사소한 사고라할지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항상 존재하는 등 다양한 문제점이 있다.

이에, 화력이나 원자력 발전으로 인한 공해문제로부터 자유롭고 고갈될 염려없는 영구적인 에너지원으로서 풍력, 조력, 수력, 태양열 등과 같은 자연 에너지를 에너지원으로 활용하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다.

특히, 자연 에너지를 이용한 발전 가운데 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 풍력발전이 대안으로 부각되고 있으며, 풍력발전은 구조나 설치 등이 간단함과 동시에 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다.

한편, 과거에는 풍력발전 구조물들이 주로 육상에서 이루어졌으나, 소음과 진동 등에 의한 환경피해가 속출하고 발전용량이 대형화되고, 미관, 장소의 제약 등의 여러문제로 인하여 최근에는 해상에 풍력발전단지를 집약적으로 집단화시켜 건설하는 것이 추세이다.

풍력발전기는 바람에 의한 회전에너지로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드(blade)가 연결되는 허브(hub)를 구비한 로터(rotor)와, 로터와 연결되는 나셀(nacelle)을 지지하면서 보호하는 나셀 커버(nacelle cover)와, 블레이드, 로터, 나셀 및 나셀커버를 지지하는 타워(tower)를 포함한다.

블레이드는 공기 역학적으로 설계된 형상을 이용하여 바람 에너지에서 유용한 공력 토크(torque)를 발생시키고, 공력 토크를 이용하여 발전기를 회전시켜 전기를 발생시킨다.

블레이드는 전기 발생량을 증가시키기 위해 공기 역학적 형상이 중요할 뿐만 아니라, 구조적으로 그 형상으로부터 유발되는 하중을 적절히 지지할 수 있어야 한다.

하중은 공기역학적 형상에 지배적이지만 구조적인 최적 설계를 통해 동일한 하중을 지지하면서도 최대한 가벼운 블레이드를 설계하는 것이 또 하나의 중요한 설계 기술이다.

한편, 허브에 블레이드를 설치하는 작업은, 블레이드 그립핑 장치를 이용하여 블레이드를 그립핑하고, 블레이드 그립핑 장치 및 블레이드를 허브에 인접하게 이송한 후, 허브에 마련된 블레이드 접속부에 블레이드를 삽입 설치한다.

그리고, 블레이드 루트부와 블레이드 접속부의 결합은, 블레이드 루트부에 마련된 복수 개의 볼트를 블레이드 접속부에 마련된 복수 개의 볼트홀에 삽입한 후 볼트결합한다.

그러나, 종래에는 크레인 등을 이용하여 블레이드를 허브에 인접하게 이송함에 있어, 허브 측에 탑승한 작업자의 수신호에 의존하여 블레이드를 허브에 인접하게 이송하였다.

따라서, 허브와 블레이드 간의 거리를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있으며, 또한 작업자의 수신호에 의존해야 하므로 허브와 블레이드를 정렬함에 있어 작업시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

[문헌1] 대한민국 공개특허 제2007-0116190호 (위벤 알로이즈) 2007.12.06.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 허브에 대한 블레이드의 상대 위치를 정확하게 파악할 수 있는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력발전기용 블레이드를 그립핑하는 그립핑유닛; 및 일단부가 풍력발전기의 허브에 연결되고 타단부가 상기 블레이드에 연결되고, 상기 허브에 대한 상기 블레이드의 상대 위치를 감지하여 상기 블레이드가 상기 허브에 삽입되도록 안내하는 블레이드 이송가이드유닛을 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템이 제공될 수 있다.

상기 블레이드 이송가이드유닛은, 상기 허브와 상기 블레이드를 연결하는 복수의 링크부재; 및 상기 복수의 링크부재의 링크연결부에 각각 마련되고, 상기 허브에 대한 상기 블레이드의 상대 위치를 감지하는 위치감지부를 포함할 수 있다.

상기 블레이드 이송가이드유닛은, 상기 복수의 링크부재의 일단부에 각각 마련되고, 인접된 상기 복수의 링크부재가 상호 삽입되는 브라켓; 및 상기 브라켓에 마련되고, 인접된 상기 복수의 링크부재가 상호 상대 회동가능하게 연결되는 연결부재를 포함하고, 상기 위치감지부는, 상기 브라켓에 마련되고, 상기 연결부재의 일단부에 각각 연결되어 상기 연결부재의 회전각도를 감지하는 복수의 로터리 엔코더를 포함할 수 있다.

상기 그립핑 유닛은, 복수의 크레인케이블에 연결된 메인프레임; 상기 메인프레임의 길이방향 전단부 측에 연결되고, 상기 블레이드의 루트부를 그립핑하는 루트그립퍼; 및 상기 메인프레임의 길이방향 후단부 측에 연결되고, 상기 블레이드의 팁부를 그립핑하는 팁그립퍼를 포함할 수 있다.

상기 루트그립퍼는, 상기 블레이드 루트부가 내부에 배치되는 루트프레임부; 상기 루트프레임부에 대칭되게 마련되고, 상호 접근 및 이격되면서 상기 블레이드 루트부의 외측면에 밀착 및 밀착 해제되어 상기 블레이드 루트부를 그립핑 및 그립핑 해제하는 한쌍의 루트그립핑부; 및 상기 한쌍의 루트그립핑부의 일측에 각각 마련되고, 상기 블레이드 루트부를 상기 한쌍의 루트그립핑부에 밀착한 상태에서 구름운동시켜 상기 블레이드의 피칭운동을 제어하는 피칭운동 제어부를 포함할 수 있다.

상기 한쌍의 루트그립핑부 각각은, 상기 블레이드 루트부의 외측면을 접촉가압하는 그립핑패드; 상기 그립핑패드의 일측에 연결되고, 상기 그립핑패드를 지지하는 그립핑패드 지지부; 및 상기 그립핑패드 지지부에 연결되고, 신장 및 수축동작에 의해 상기 그립핑패드를 상기 블레이드 루트부의 외측면에 밀착 및 밀착 해제하는 그립핑패드 구동부를 포함할 수 있다.

상기 피칭운동 제어부는, 상기 그립핑패드 지지부의 일측에 상기 그립핑패드 지지부의 높이방향으로 마련된 제1 가이드레일; 및 일측이 상기 그립핑패드 구동부에 연결되고 타측이 상기 제1 가이드레일에 연결되어, 상기 그립핑패드 지지부를 승강시키는 제1 구동체를 포함하며, 상기 한쌍의 그립핑패드가 상호 반대방향으로 승강되도록 상기 한쌍의 제1 구동체를 회전시킬 수 있다.

상기 팁그리퍼는, 상기 블레이드 팁부가 안착되는 팁프레임부; 상기 팁프레임부에 대향되게 마련되고, 상기 팁프레임부에 접근 및 이격되면서 상기 블레이드 팁부의 외측면을 그립핑하는 팁그립핑부; 일단부가 상기 팁프레임부에 연결되고 타단부가 상기 팁그립핑부에 연결되고, 상기 팁그립핑부를 상기 팁프레임부에 접근 및 이격되게 구동시키는 팁그립핑 구동부; 및 상기 팁그립핑 구동부에 대향되게 마련되고, 상기 팁그립핑부가 상기 팁프레임부에 대해 상대 회전가능하도록 일단부가 상기 팁그립핑부에 연결되고 타단부가 상기 팁프레임부에 회전가능하게 연결된 지지부재를 포함할 수 있다.

상기 메인프레임에 마련되고, 상기 루트그립퍼 및 상기 팁그립퍼에 연결되어 상기 블레이드의 요잉운동 및 롤링운동을 제어하는 블레이드 운동제어유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 블레이드 운동조절유닛은, 상기 루트그립퍼에 연결되어 상기 블레이드의 요잉운동을 제어하는 요잉운동 제어부를 더 포함하며, 상기 요잉운동 제어부는, 상기 메인프레임의 길이방향 일측에 마련된 구동윈치; 상기 메인프레임의 길이방향 타측에 상기 메인프레임의 폭방향을 따라 마련된 제2 가이드레일; 상기 제2 가이드레일에 연결되어 이송되는 고정도르레; 상기 고정도르레의 일측에 마련되고, 상기 제2 가이드레일을 따라 상기 고정도르레를 이송시키는 제2 구동체; 및 일단부가 상기 구동윈치 및 상기 고정도르레에 순차로 권취되고, 타단부가 상기 루트그립퍼에 연결된 제1 리프팅케이블을 포함할 수 있다.

상기 요잉운동 제어부는, 상기 고정도르레에 연결되고, 상기 고정도르레와 상기 루트그립퍼 사이의 간격이 일정하게 유지되게 상기 고정도르레에 권취된 상기 제1 리프팅케이블을 상기 고정도르레에 고정하는 케이블 풀림방지 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 블레이드 운동조절유닛은, 상기 팁그립퍼에 연결되어 상기 블레이드 롤링운동을 제어하는 롤링운동 제어부를 더 포함하며, 상기 롤링운동 제어부는, 상기 구동윈치와 상기 고정도르레 사이에 상기 제1 리프팅케이블이 권취되게 마련되고, 상기 구동윈치에서 상기 제1 리프팅케이블이 권취 및 권출됨에 따라 상하방향으로 왕복운동하는 움직도르레; 및 일단부가 상기 움직도르레에 연결되고 타단부가 상기 팁그립퍼에 연결된 제2 리프팅케이블을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 허브에 대한 블레이드의 상대 위치를 감지하는 블레이드 이송가이드유닛을 구비함으로써, 허브에 대한 블레이드의 상대 위치를 정확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 블레이드를 설치함에 있어 소요되는 작업시간을 단축할 수 있다.

도 1은 풍력발전기의 정면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템에 의해 하나의 블레이드가 이송되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 그립핑유닛을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 루트그립퍼를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 팁그립퍼를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 이송가이드유닛을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 B부분 분해사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 요잉운동을 나타내는 동작상태도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 롤링운동을 나타내는 동작상태도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 피칭운동을 나타내는 동작상태도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 풍력발전기의 정면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템에 의해 하나의 블레이드가 이송되는 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 그립핑유닛을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 루트그립퍼를 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 팁그립퍼를 나타내는 정면도이고, 도 5는 도 2의 A부분 확대도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 이송가이드유닛을 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 B부분 분해사시도이다.

도 1을 참고하면, 풍력발전기는 나셀(nacelle, 미도시)에 연결되고 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드(110, blade)와, 블레이드(110)의 회전에 따라 회전하되 블레이드(110)가 연결되는 허브(121)를 구비한 로터(120,rotor)와, 나셀, 로터(120) 및 블레이드(110)를 지지하는 타워(140)를 포함한다.

블레이드(110)는 바람에 의해 회전되어 회전운동을 발생시키는 일종의 날개이다. 로터(120)를 기준으로 방사상으로 배치되는 블레이드(110)는 바람에 의해 쉽게 회전될 수 있도록 유선형의 날개 형상을 가진다.

그리고, 본 실시예에 따른 풍력발전기는 바람의 특성을 최대한 활용하면서 안정성을 추구할 수 있도록 3개의 블레이드(110)를 구비하나, 이에 한정되지 않으며 블레이드(110)의 개수에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

블레이드(110)는 시계 또는 반시계 방향으로 자유롭게 회전가능한 양방향 타입의 블레이드(110)가 설치된다.

로터(120)의 허브(121)는 복수의 블레이드(110)가 연결되는 장소이다.

허브(121)는 정면에서 바라볼 때 대략 원형의 형상을 가지며, 측면에서 바라볼 때는 돔(dome)형상을 가질 수 있다.

그리고, 허브(121)의 일측에는 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle, 미도시)이 연결되며, 나셀은 나셀커버(130, nacelle cover)에 의해 보호된다.

나셀은 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 메인 샤프트(main shaft, 미도시), 기어박스(gear box, 미도시), 발전기(generator, 미도시)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어 있는 구조체를 통틀어 일컫는다.

이처럼, 나셀커버(130)는 나셀의 외부에 결합되어 나셀을 보호하는 역할을 한다.

나셀커버(130)는 외기에 그대로 노출되어 눈, 비 혹은 햇볕 등에 상시 노출되기 때문에 어느 정도의 강성이 보장되어야 한다. 따라서 나셀커버(130)는 내구성이 우수한 비금속 혹은 금속 복합 재질로 제작된다.

한편, 타워(140)는 상하로 길게 배치되는 축으로서, 복수의 블레이드(110), 허브(121), 나셀 및 나셀커버(130) 등의 구조물에 대한 축 방향 하중을 지지한다.

타워(140)는 위치별로 아랫부분의 로워 타워(lower tower)와, 윗부분의 어퍼 타워(upper tower)로 구분될 수 있다.

타워(140)는 내부가 빈 파이프(pipe) 형의 구조물이며, 타워(140)의 내부 빈 공간을 통해 케이블(cable) 등이 통과된다. 케이블은 송전용 파워 케이블(power cable), 통신용 케이블(cable) 등을 포함한 다양한 종류의 케이블일 수 있다.

한편, 사이즈 혹은 크기가 작은 풍력발전기의 경우에는 풍력발전기 설치에 커다란 어려움이 없으나, 본 실시예에서와 같이 타워(140)의 길이가 대략 100 미터(m) 내외이고 블레이드(110)의 길이 역시 타워(140)에 준하는 길이를 갖는 대형 풍력발전기의 경우, 허브(121)에 인접하게 블레이드(110)를 이송하고 블레이드(110)를 허브(121)의 블레이드 접속부(123)에 삽입 및 체결하는 작업이 용이하지 않다.

따라서, 블레이드(110)를 설치함에 있어 많은 작업시간이 소요되므로, 풍력발전기 설치작업을 용이하게 할 수 있으며, 또한, 작업시간을 단축할 수 있는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템이 요구된다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템은, 풍력발전기용 블레이드(110)를 그립핑하는 그립핑유닛(200)과, 일단부가 풍력발전기의 허브(121)에 연결되고 타단부가 블레이드(110)에 연결되고 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대 위치를 감지하여 블레이드(110)가 허브(121)에 삽입되도록 안내하는 블레이드 이송가이드유닛(300)을 포함한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 그립핑유닛(200)은, 복수의 크레인케이블(150)에 연결된 메인프레임(260)과, 메인프레임(260)의 길이방향 전단부 측에 연결되고 풍력발전기용 블레이드 루트부(111)를 그립핑하는 루트그립퍼(210)와, 메인프레임(260)의 길이방향 후단부 측에 연결되고 블레이드 팁부(113)를 그립핑하는 팁그립퍼(250)와, 메인프레임(260)에 마련되고 루트그립퍼(210) 및 팁그립퍼(250)에 연결되어 블레이드(110)의 요잉운동(yawing motion) 및 롤링운동(rolling motion)을 제어하는 블레이드 운동제어유닛(280,290)을 포함한다.

본 실시예에서 그립핑유닛(200)은, 루트그립퍼(210)와 팁그립퍼(250)에 그립핑된 블레이드(110)의 요잉운동 및 롤링운동을 제어할 수 있어, 블레이드 접속부(123)와 블레이드(110)를 용이하게 정렬할 수 있을 뿐만 아니라 블레이드(110) 설치작업에 소요되는 작업시간을 단축할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 메인프레임(260)은, 길이방향을 따라 크레인케이블(150)이 복수 개 연결된다. 즉, 복수의 크레인케이블(150)은 메인프레임(210)의 길이방향 전단부 측과 후단부 측에 각각 연결되어 메인프레임(260)을 허브(121)측으로 이송한다.

본 실시예에서 메인프레임(260)은 사각틀 형상을 가지나, 이에 한정되지 않으며 메인프레임(260)의 형상에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

또한, 메인프레임(260)의 전단부 측에 연결된 블레이드 루트부(111)를 그립핑하는 루트그립퍼(210)가 연결되고, 후단부 측에 연결된 블레이드 팁부(113)를 그립핑하는 팁그립퍼(250)가 연결된다.

본 실시예에서 루트그립퍼(210)는, 블레이드 루트부(111)를 그립핑함과 동시에 블레이드 루트부(111)를 회전시켜 블레이드(110)의 피칭운동을 제어하는 역할을 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 루트그립퍼(210)는, 제1 리프팅케이블(284)에 연결되고 블레이드 루트부(111)가 내부에 배치되는 루트프레임부(220)와, 루트프레임부(220)에 대칭되게 마련되고 상호 접근 및 이격되면서 블레이드 루트부(111)의 외측면에 밀착 및 밀착 해제되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑 및 그립핑 해제하는 한쌍의 루트그립핑부(230)와, 한쌍의 루트그립핑부(230)의 일측에 각각 마련되고 블레이드 루트부(111)를 한쌍의 루트그립핑부(230)에 밀착한 상태에서 구름운동시켜 상기 블레이드(110)의 피칭운동(pitching motion)을 제어하는 피칭운동 제어부(240)를 포함한다.

루트프레임부(220)는, 한쌍의 루트그립핑부(230)와 피칭운동 제어부(240)를 지지하는 역할을 한다.

본 실시예에서 루트프레임부(220)는 사각틀로 구성되나, 이에 한정되지 않으며 루트프레임부(220)의 형상에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

그리고, 한쌍의 루트그립핑부(230)는, 상호 접근하면서 블레이드 루트부(111)의 외측면에 밀착되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑하거나, 상호 이격되면서 블레이드 루트부(111)의 외측면에서 밀착 해제되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑 해제하는 역할을 한다.

한쌍의 루트그립핑부(230) 각각은, 블레이드 루트부(111)의 외측면을 접촉가압하는 그립핑패드(231)와, 그립핑패드(231)의 일측에 연결되고 그립핑패드(231)를 지지하는 그립핑패드 지지부(233)와, 그립핑패드 지지부(233)에 연결되고 신장 및 수축동작에 의해 그립핑패드(231)를 블레이드 루트부(111)의 외측면에 밀착 및 밀착 해제하는 그립핑패드 구동부(235)를 포함한다.

그립핑패드(231)는, 그립핑패드 구동부(235)의 동작에 의해 블레이드 루트부(111)의 외측면에 접촉되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑하는 역할을 한다.

본 실시예에서 그립핑패드(231)는, 고무, 우레탄 등 유연성 있는 부드러운 재질로 제작됨으로써, 블레이드 루트부(111)를 그립핑할 때 블레이드 루트부(111) 외측면이 손상되는 것을 방지할 수 있으며 동시에 블레이드 루트부(111) 표면의 원형형상에 대응되게 변형되어 블레이드 루트부(111) 표면에 면접촉됨으로써 블레이드 루트부(111)를 견고하게 그립핑할 수 있다.

그리고, 그립핑패드 지지부(233)는 그립핑패드(231)의 일측면에 결합되어 그립핑패드(231)를 지지하는 역할을 한다.

또한, 그립핑패드 지지부(233)는, 후술할 그립핑패드 구동부(235)의 신장 및 수축동작에 의해 그립핑패드(231)를 블레이드 루트부(111)에 밀착 및 밀착 해제하는 역할을 한다.

본 실시예에서 그립핑패드 지지부(233)는 그립핑패드(231)가 결합되는 사각 플레이트 형상으로 형성되나, 이에 한정되지 않으며 그립핑패드 지지부(233)의 형상에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

그리고, 그립핑패드 구동부(235)는 그립핑패드(231)가 블레이드 루트부(111)에 밀착되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑하는 동력을 제공하는 역할을 한다.

그립핑패드 구동부(235)는, 일단부가 루트프레임부(220)에 연결되고 타단부가 그립핑패드 지지부(233)에 연결되어 신장 및 수축하는 엑츄에이터로 구성된다.

엑츄에이터가 신장되는 경우에 한쌍의 그립핑패드(231)가 상호 접근되어 블레이드 루트부(111)에 밀착되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑하고, 엑츄에이터가 수축되는 경우에 한쌍의 그립핑패드(231)가 상호 이격되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑 해제한다.

본 실시예에서 피칭운동 제어부(240)는, 블레이드 루트부(111)를 그립핑한 한쌍의 그립핑패드(231) 및 그립핑패드 지지부(233)를 상호 반대방향으로 승강시켜 블레이드 루트부(111)를 블레이드(110) 길이방향 중심축을 중심으로 회전되게 함으로써 블레이드(110)의 자세를 제어하는 역할을 한다. 즉, 피칭운동 제어부(240)는 블레이드가 X축을 중심으로 회전하는 블레이드(110)의 피칭운동을 제어하는 역할을 한다.

피칭운동 제어부(240)는, 그립핑패드 지지부(233)의 일측에 그립핑패드 지지부(233)의 높이방향으로 마련된 제1 가이드레일(241)과, 일측이 그립핑패드 구동부(235)에 연결되고 타측이 제1 가이드레일(241)에 연결되어 그립핑패드 지지부(233)를 승강시키는 제1 구동체(242)와, 제1 구동체(242)의 일측에 마련된 구동모터(243)와, 그립핑패드 구동부(235)에 연결되고 제1 구동체(242) 및 구동모터(243)를 지지하는 제1 지지블록(244)과, 그립핑패드 지지부(233)의 일측에 제1 가이드레일(241)로부터 이격되게 마련되고 제1 구동체(242)의 동작에 의한 그립핑패드 지지부(233)의 이송을 안내하는 그립핑패드 지지부 가이드레일(245)을 포함한다.

그립핑패드 지지부(233)의 그립핑패드 구동부(235)가 연결되는 일측면에는 높이방향을 따라 제1 가이드레일(241)이 마련된다. 본 실시예에서 제1 가이드레일(241)은 그립핑패드 지지부(233)의 높이방향으로 배치된 랙기어를 포함한다.

그리고, 제1 구동체(242)는 일측이 그립핑패드 구동부(235)에 연결되고 타측이 제1 가이드레일(241)에 연결되어 그립핑패드 지지부(233) 및 그립핑패드(231)를 승강시킨다. 본 실시예에서 제1 구동체(242)는 랙기어와 치합되는 피니언기어를 포함한다.

그리고, 구동모터(243)는 제1 구동체(242)의 일측에 마련되어 제1 구동체(242)에 구동력을 제공하는 역할을 한다.

그리고, 제1 지지블록(244)은 제1 구동체(242) 및 구동모터(243)를 그립핑패드 구동부(235)의 일단부에 지지하는 역할을 한다. 또한, 제1 지지블록(244)은 제1 구동체(242) 및 구동모터(243)를 그립핑패드 구동부(235), 즉 엑츄에이터의 일단부에 연결하는 역할을 한다.

그리고, 제1 구동체(242)를 구성하는 피니언기어가 제1 가이드레일(241)을 구성하는 랙기어에 치합되어 회전하는 경우, 그립핑패드 지지부(233) 및 그립핑패드(231)는 높이방향으로 승강되며, 그립핑패드 지지부 가이드레일(245)은 그립핑패드 지지부(233) 및 그립핑패드(231)의 승강을 안내하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 피칭운동 제어부(240)에 의한 블레이드(110)의 피칭운동을 설명하면 다음과 같다.

블레이드 루트부(111)를 기준으로 양측에 한쌍의 루트그립핑부(230)가 마련된다.

그리고, 루트그립핑부(230)를 구성하는 그립핑패드 구동부(235)의 신장에 의해 그립핑패드(231) 및 그립핑패드 지지부(233)는 블레이드 루트부(111)의 외측면에 밀착된다. 즉, 블레이드 루트부(111)의 외측면에 그립핑패드(231) 및 그립핑패드 지지부(233)가 밀착되어 블레이드 루트부(111)를 그립핑한다.

그리고, 피칭운동 제어부(240)를 이용하여 블레이드(110)의 피칭운동을 제어하고자 하는 경우에, 그립핑패드 구동부(235)의 일단부에 연결된 제1 구동체(242)인 랙기어가 그립핑패드 지지부(233)의 일측면에 높이방향으로 배치된 제1 가이드레일(241)인 피니언기어에 치합되어 회전되면서 그립핑패드 지지부(233)를 높이방향으로 승강시킨다.

즉, 블레이드 루트부(111)를 기준으로 양측에 마련된 한쌍의 그립핑패드(231) 및 그립핑패드 지지부(233)가 상호 반대방향으로 상승 및 하강되면 블레이드 루트부(111)가 그립핑패드(231)에서 구름운동되어 블레이드(110)가 회전된다.

이와같이, 피칭운동 제어부(240)는 블레이드(110)을 구름운동시킴으로써 블레이드(110)의 피칭운동을 제어한다.

한편, 본 실시예에서 팁그립퍼(250)는, 허브(121)에 블레이드(110)를 설치하기 위해 블레이드 팁부(113)를 그립핑하는 역할을 한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 팁그립퍼(250)는 블레이드 팁부(113)가 안착되는 팁프레임부(251)와, 제2 리프팅케이블(293)에 연결되며 팁프레임부(251)에 대향되게 마련되고 팁프레임부(251)에 접근 및 이격되면서 블레이드 팁부(113)의 외측면을 그립핑하는 팁그립핑부(253)와, 팁프레임부(251)에 대해 팁그립핑부(253)를 지지하되 팁그립핑부(253)가 팁프레임부(251)에 대해 상대 회전가능하도록 일단부가 팁그립핑부(253)에 연결되고 타단부가 팁프레임부(251)에 회전가능하게 연결된 지지부재(257)와, 일단부가 팁프레임부(251)에 연결되고 타단부가 팁그립핑부(253)에 연결되고 팁그립핑부(253)를 팁프레임부(251)에 접근 및 이격되게 구동시키는 팁그립핑 구동부(255)와, 팁프레임부(251) 및 팁그립핑부(253)의 블레이드 팁부(113)에 접촉하는 면에 각각 마련되고 블레이드 팁부(113)의 외측면을 접촉가압하는 팁가압패드(259)를 포함한다.

팁프레임부(251)에는 블레이드 팁부(113)가 안착된다. 본 실시예에서 팁프레임부(251)는 블레이드(110)가 안착되는 평판으로 구성되나, 이에 한정되지 않으며 팁프레임부(251)의 형상에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

그리고, 팁그립핑부(253)는 팁프레임부(251)에 대향되게 설치되며, 팁프레임부(251)에 접근하면서 팁프레임부(251)와 함께 블레이드 팁부(113)의 외측면을 그립핑하거나, 팁프레임부(251)와 이격되면서 블레이드 팁부(113)의 외측면을 그립핑 해제한다.

그리고, 지지부재(257)는 일단부가 팁그립핑부(253)에 연결되고 타단부가 팁프레임부(251)에 회전가능하게 힌지결합되어 팁그립핑부(253)가 팁프레임부(251)에 접근 및 이격될 수 있도록 하며, 팁프레임부(251)에 대해 팁그립핑부(253)를 지지한다.

그리고, 팁그립핑 구동부(255)는 팁그립핑부(253)가 팁프레임부(251)에 접근 및 이격되게 하여 블레이드 팁부(113)의 외측면을 그립핑 및 그립핑 해제하는 동력을 제공하는 역할을 한다.

본 실시예에서 팁그립핑 구동부(255)는 일단부가 팁프레임부(251)에 연결되고 타단부가 팁그립핑부(253)에 연결되어 신장 및 수축하는 엑츄에이터로 구성된다. 팁그립핑 구동부(255)는 지지부재(257)가 설치된 팁프레임부(251)의 반대편 일단부에 설치된다.

엑츄에이터가 수축되는 경우에 팁그립핑부(253)가 팁프레임부(251)에 접근하면서 팁그립핑부(253)와 팁프레임부(251)가 블레이드 팁부(113)를 그립핑하고, 엑츄에이터가 신장되는 경우에 팁그립핑부(253)가 팁프레임부(251)에서 이격되어 팁그립핑부(253)와 팁프레임부(251)가 블레이드 팁부(113)를 그립핑 해제한다.

그리고, 팁프레임부(251) 및 팁그립핑부(253)의 블레이드 팁부(113)에 접촉하는 면에는 각각 블레이드 팁부(113)의 외측면을 접촉가압하는 팁가압패드(259)가 마련된다.

팁가압패드(259)는 고무, 우레탄 등 유연성 있는 부드러운 재질로 제작됨으로써, 블레이드 팁부(113)를 그립핑할 때 블레이드 팁부(113)의 외측면이 손상되는 것을 방지할 수 있으며 동시에 블레이드 팁부(113) 표면의 만곡형상에 대응되게 변형되어 블레이드 팁부(113)를 견고하게 그립핑할 수 있다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 블레이드(110)를 블레이드 접속부(123)에 삽입 설치하기 위해서, 블레이드 접속부(123)와 블레이드(110)를 정렬되게 블레이드(110)를 요잉 또는 롤링하여야 한다.

따라서, 본 실시예에서는 블레이드 접속부(123)의 위치에 맞춰 블레이드(110)의 위치 각도, 즉 요잉 각도 및 롤링 각도를 조절할 수 있도록 블레이드 운동제어유닛(280,290)이 마련된다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 블레이드 운동제어유닛(280,290)은, 루트그립퍼(210) 및 팁그립퍼(250)에 연결된 블레이드(110)의 요잉운동 및 롤링운동을 제어하는 역할을 한다.

본 실시예에서 블레이드 운동제어유닛(280,290)은, 루트그립퍼(210)에 연결되어 블레이드(110)의 요잉운동을 제어하는 요잉운동 제어부(280)와, 팁그립퍼(250)에 연결되어 블레이드(110)의 롤링운동을 제어하는 롤링운동 제어부(290)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 블레이드(110)의 요잉운동은 블레이드(110)가 Z축을 중심으로 회전하는 것으로서, 메인프레임(260)의 전단부 측에 연결된 루트그립퍼(210)를 메인프레임(260)의 폭방향으로 이동시킴으로써 달성될 수 있다.

그리고, 블레이드(110)의 롤링운동은 블레이드(110)가 Y축을 중심으로 회전하는 것으로서, 메인프레임(260)의 후단부 측에 연결된 팁그립퍼(250)를 높이방향으로 이동시킴으로써 달성될 수 있다.

요잉운동 제어부(280)는 블레이드(110)가 Z축을 중심으로 회전하는 블레이드(110)의 요잉운동을 제어하는 역할을 한다.

본 실시예에서 요잉운동 제어부(280)는, 메인프레임(260)의 길이방향 일측에 마련된 구동윈치(281)와, 메인프레임(260)의 길이방향 타측에 메인프레임(260)의 폭방향을 따라 마련된 제2 가이드레일(282)과, 제2 가이드레일(282)에 연결되어 이송되는 고정도르레(283)와, 일단부가 구동윈치(281) 및 고정도르레(283)에 순차로 권취되고 타단부가 루트그립퍼(210)에 연결된 제1 리프팅케이블(284)과, 고정도르레(283)에 연결되고 고정도르레(283)와 루트그립퍼(210) 사이의 간격이 일정하게 유지되게 고정도르레(283)에 권취된 제1 리프팅케이블(284)을 고정도르레(283)에 고정하는 케이블 풀림방지 스토퍼(285)와, 제2 가이드레일(282)에 연결되고 고정도르레(283)를 지지하는 제2 지지블록(286)과, 제2 지지블록(286)의 일측에 마련되고 제2 가이드레일(282)에 연결되어 제2 지지블록(286)을 이송시키는 제2 구동체(287)와, 메인프레임(260)에 제2 가이드레일(282)로부터 이격되게 마련되고 제2 구동체(287)의 동작에 의한 제2 지지블록(286)의 이송을 안내하는 제2 지지블록 가이드레일(288)을 포함한다.

메인프레임(260)의 전단부 측에는 폭방향으로 고정도르레(283)를 지지하는 제2 지지블록(286)의 이송을 안내하는 제2 가이드레일(282)이 마련된다.

본 실시예에서 제2 가이드레일(282)은 랙기어로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 LM 가이드(미도시) 등 제2 지지블록(286)을 가이드할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하다.

그리고, 제2 구동체(287)는 일측이 제2 가이드레일(282)에 연결되고 타측이 제2 지지블록(286)에 연결된다. 따라서, 제2 구동체(287)는 제2 지지블록(286) 및 고정도르레(283)를 제2 가이드레일(282)을 따라 이송시키는 역할을 한다.

또한, 본 실시예에서 제2 구동체(287)는 랙기어와 치합되는 피니언 기어로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 LM 가이드를 따라 이동되는 LM블록(미도시)을 사용할 수도 있다.

그리고, 제2 지지블록(286)은 제2 구동체(287) 및 고정도르레(283)를 지지하는 역할을 한다. 또한, 제2 지지블록(286)은 제2 구동체(287)를 제2 가이드레일(282)에 연결하는 역할을 한다.

그리고, 제2 구동체(287)의 동작에 의해 제2 지지블록(286)이 제2 가이드레일(282)을 따라 메인프레임(260)의 폭방향으로 왕복운동하는 경우에, 제2 지지블록(286)은 제2 지지블록 가이드레일(288)을 따라 슬라이딩됨과 동시에 제2 지지블록 가이드레일(288)에 의해 메인프레임(260)에 지지된다.

한편, 제2 구동체(287) 및 제2 지지블록(286)이 제2 가이드레일(282)을 따라 왕복운동하는 경우에, 고정도르레(283)도 역시 메인프레임(260)의 폭방향으로 왕복운동한다.

따라서, 고정도르레(283)가 메인프레임(260)의 폭방향으로 왕복운동하는 경우에, 제1 리프팅케이블(284)에 연결된 루트그립퍼(210)에 의해 그립핑된 블레이드 루트부(111)는 구동윈치(281)를 지점으로하여, 즉 Z축을 중심으로 소정각도 회전한다.

그리고, 고정도르레(283)가 제2 가이드레일(282)을 따라 왕복운동하는 경우에, 고정도르레(283)와 루트그립퍼(210) 사이의 간격이 일정하게 유지되게 제1 리프팅케이블(284)을 고정도르레(283)에 고정하는 케이블 풀림방지 스토퍼(285)가 고정도르레(283)의 일측에 마련된다.

본 실시예에서 케이블 풀림방지 스토퍼(285)는 고정도르레(283)에서 루트그립퍼(210)까지 연결된 제1 리프팅케이블(284)의 길이를 일정하게 유지하여, 고정도르레(283)와 루트그립퍼(210) 간의 거리를 일정하게 유지할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하다.

롤링운동 제어부(290)는 블레이드(110)가 Y축을 중심으로 회전하는 블레이드(110)의 롤링운동을 제어하는 역할을 한다.

본 실시예에서 롤링운동 제어부(290)는, 구동윈치(281)와 고정도르레(283) 사이에 제1 리프팅케이블(284)이 권취되게 마련되고 구동윈치(281)에서 제1 리프팅케이블(284)이 권취 및 권출됨에 따라 상하방향으로 왕복운동하는 움직도르레(291)와, 일단부가 움직도르레(291)에 연결되고 타단부가 팁그립퍼(250)에 연결된 제2 리프팅케이블(293)을 포함한다.

움직도르레(291)는 구동윈치(281)와 고정도르레(283) 사이, 특히 구동윈치(281)와 고정도르레(283)의 중간 위치에 마련되며, 제1 리프팅케이블(284)에 권취된다.

그리고, 움직도르레(291)는 제1 리프팅케이블(284)이 구동윈치(281)에서 권취 및 권출됨에 따라 상하방향으로 왕복운동하여 팁그립퍼(250)를 Y축을 중심으로 회전되게 하는 역할을 한다.

메인프레임(260)의 전단부 측에 마련된 고정도르레(283)에 권취된 제1 리프팅케이블(284)의 일단부는 케이블 풀림방지 스토퍼(285)에 의해 고정되고, 고정도르레(283) 및 구동윈치(281) 사이의 제1 리프팅케이블(284)만이 구동윈치(281)에서 권취 및 권출됨에 따라 그 길이가 달라진다.

그러므로, 고정도르레(283) 및 구동윈치(281) 사이의 제1 리프팅케이블(284)의 길이를 조절함으로써 팁그립퍼(250)에 그립핑된 블레이드 팁부(113)를 블레이드 루트부(111)에 대해 상대적으로 상승 또는 하강시켜 블레이드(110)의 롤링운동을 제어할 수 있다.

그리고, 제2 리프팅케이블(293)은 움직도르레(291)와 팁그립퍼(250)을 연결하는 역할을 한다. 따라서, 팁그립퍼(250)가 제2 리프팅케이블(293)에 의해 움직도르레(291)와 연결되어 있으므로, 팁그립퍼(250)는 움직도르레(291)의 상하운동에 연동하여 Y축을 중심으로 회전된다.

블레이드 이송가이드유닛(300)은, 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대 위치를 감지하는 역할을 한다.

특히, 블레이드 이송가이드유닛(300)은, 블레이드 접속부(123)에 대한 블레이드 루트부(111)의 상대 위치를 파악하여 블레이드 접속부(123)와 블레이드 루트부(111)의 정렬을 용이하게 하기 위함이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에서 블레이드 이송가이드유닛(300)은, 허브(121)와 블레이드(110)를 연결하는 복수의 링크부재(310)와, 복수의 링크부재(310)의 링크연결부(311)에 각각 마련되고 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대 위치를 감지하는 위치감지부(330)와, 복수의 링크부재(310)의 일단부에 각각 마련되고 인접된 복수의 링크부재(310)가 상호 삽입되는 브라켓(350)과, 브라켓(350)에 마련되고 인접된 복수의 링크부재(310)가 상호 상대 회동가능하게 연결되는 연결부재(370)를 포함한다.

복수의 링크부재(310)는 허브와 블레이드(110) 사이에서 연결된다. 특히, 복수의 링크부재(310) 일단부는 허브(121) 측에 위치한 블레이드 접속부(123)에 고정되고, 타단부는 블레이드 루트부(111) 측에 마련된 스티프너(stiffner,미도시)에 고정된다.

복수의 링크부재(310)의 링크연결부(311)에는 복수의 링크부재(310)를 상호 회동가능하게 연결하는 브라켓(350)이 마련된다.

브라켓(350)은 각각의 링크부재(310) 일단부에 마련되며, 인접된 링크부재(310)들이 상호 삽입되도록 "ㄷ"자 형상으로 형성된다.

그리고, "ㄷ"자형상의 브라켓(350)은 인접된 링크부재(310)들이 상호 상대회동 가능하도록 연결부재(370)에 의해 결합된다.

연결부재(370)는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 십자형 핀부재로 형성되어 Y축, Z축 방향으로 각각의 브라켓(350)에 마련된 홀부(351)에 삽입 결합된다.

이하, 연결부재(370)의 일 례로, 십자형 핀부재를 예를 들어서 설명한다.

십자형 핀부재(370)의 Y축 방향 일단부 및 Z축 방향 일단부에는 핀부재의 회전각도를 감지하는 위치감지부(330)가 연결된다.

위치감지부(330)는 핀부재(370)의 회전각도를 감지하는 로터리 엔코더로 구성되며, 브라켓(350)의 홀부(351)에 삽입 설치된다.

따라서, 로터리 엔코더(330)는 핀부재(370)의 일단부에 연결되어 링크부재(310)의 회동에 따른 핀부재(370)의 회전각도를 감지한다.

로터리 엔코더(330)를 이용한 복수의 링크부재(310)의 상대적 위치는 다음과 같이 파악할 수 있다.

예를들어, 도 6에서 도시한 바와 같이, 왼편에 위치한 링크부재(310)의 끝단부에 대한 오른편에 위치한 링크부재(310)의 Z축에 대한 회전각도(Θ1)와, Y축에 대한 회전각도(Θ2)는 로터리 엔코더(330)를 이용하여 핀부재(370)의 회동각도를 감지함으로써 알 수 있다.

그리고, Z축에 대한 회전각도(Θ1)와, Y축에 대한 회전각도(Θ2)에 대한 수학적 연산을 통해 왼편에 위치한 링크부재(310)에 대한 오른편에 위치한 링크부재(310)의 상대적 위치, 즉 (X축, Y축, Z축) 좌표를 알 수 있다.

따라서, 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대적 위치는 허브(121)에 연결된 최초의 링크부재(310)에서 블레이드(110)에 연결된 링크부재(310)까지의 복수의 링크부재(310)의 상대적 위치를 순차적으로 계산하여 얻을 수 있다.

상기와 같이, 허브(121)에 블레이드(110)를 설치하는 작업 중 실시간으로 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대적 위치를 알 수 있으므로, 블레이드 접속부(123)와 블레이드(110)를 용이하고 정확히 정렬할 수 있으며, 그에 따라 블레이드(110) 설치작업에 소요되는 작업시간을 단축시킬 수 있다.

이때, 블레이드 접속부(123)와 블레이드 루트부(111)의 정렬은 요잉운동 제어부(280), 롤링운동 제어부(290) 및 피칭운동 제어부(240)에 의해 달성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 요잉운동을 나타내는 동작상태도이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 롤링운동을 나타내는 동작상태도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템의 블레이드 피칭운동을 나타내는 동작상태도이다.

허브(121)에 블레이드(110)를 설치하는 작업은, 그립핑유닛(200)을 이용하여 블레이드(110)를 그립핑하고, 그립핑유닛(200) 및 블레이드(110)를 허브(121)에 인접하게 이송한 후, 허브(121)에 마련된 블레이드 접속부(123)에 블레이드(110)를 삽입한다.

그리고, 블레이드 루트부(111)에 마련된 복수 개의 볼트(미도시)를 블레이드 접속부(123)에 마련된 복수 개의 볼트홀에 삽입한 후 볼트결합한다.

한편, 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대적 위치를 알면 블레이드(110) 이송 및 블레이드(110) 정렬에 따른 작업시간을 단축할 수 있는 바, 본 실시예에서는 블레이드 이송가이드유닛(300)을 이용하여 블레이드(110) 설치작업 중 실시간으로 허브(121)에 의한 블레이드(110)의 상대적 위치를 파악한 후, 블레이드(110) 이송방향을 결정할 수 있다.

블레이드 이송가이드유닛(300)은 복수의 링크부재(310)를 허브(121)에서 블레이드(110)까지 연결하고, 복수의 링크부재(310)를 연결하는 핀부재(370)의 회전각도를 로터리 엔코더(330)로 감지하여 허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대 위치를 수학적 계산에 의해 파악할 수 있다.

이와 같이, 블레이드 이송가이드유닛(300)에 의해 파악된 블레이드(110)의 상대적 위치를 이용하여 블레이드(110)를 허브(121)에 인접하게, 특히 블레이드 접속부(123)에 인접하게 이송한 후 상호 정렬한다.

허브(121)에 대한 블레이드(110)의 상대적 위치에 기초한 블레이드 접속부(123)와 블레이드(110)의 정렬은, 블레이드(110)의 요잉운동을 제어하는 요잉운동 제어부(280), 블레이드(110)의 롤링운동을 제어하는 롤링운동 제어부(290) 및 블레이드(110)의 피칭운동을 제어하는 피칭운동 제어부(240)에 의해 달성된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 요잉운동 제어부(280)는, 블레이드 루트부(111)를 그립핑한 루트그립퍼(210)를 메인프레임(260)의 폭방향으로 왕복운동시킴으로써, 블레이드(110)의 요잉운동을 제어한다.

도 8에서 도시한 바와 같이, 메인프레임(260)의 전단부 측에 폭방향을 따라 제2 가이드레일(282)이 마련되고, 제2 가이드레일(282)을 따라 이송되는 고정도르레(283)에 권취된 제1 리프팅케이블(284)의 일단부가 루트그립퍼(210)에 연결된다.

그리고, 도 9에서 도시한 바와 같이, 고정도르레(283) 및 제1 리프팅케이블(284)에 연결된 루트그립퍼(210)를 제2 가이드레일(282)을 따라 메인프레임(260)의 폭방향으로 이동시켜 블레이드(110)가 Z축을 중심으로 요잉운동되게 한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 롤링운동 제어부(290)는, 블레이드 팁부(113)를 그립핑한 팁그립퍼(250)를 상하방향으로 승강운동시킴으로써, 블레이드(110)의 롤링운동을 제어한다.

도 10에서 도시한 바와 같이, 메인프레임(260)의 전단부 측에 마련된 고정도르레(283)와 메인프레임(110)의 후단부 측에 마련된 구동윈치(281) 사이에 연결된 제1 리프팅케이블(284) 상에 움직도르레(291)를 설치하고, 움직도르레(291)와 팁그립퍼(250)를 제2 리프팅케이블(293)로 연결한다.

그리고, 도 11에서 도시한 바와 같이, 고정도르레(283)와 구동윈치(281) 사이의 제1 리프팅케이블(284)을 구동윈치(281)에서 권출하여 움직도르레(291)를 하방으로 이동시켜 블레이드(110)가 Y축을 중심으로 롤링운동되게 한다.

도 12를 참조하면, 피칭운동 제어부(240)는, 한쌍의 그립핑패드 지지부(233)의 일측에 각각 높이방향으로 제1 가이드레일(241)을 마련하고, 제1 가이드레일(241)에 연결되는 한쌍의 제1 구동체(242)를 회전시켜 한쌍의 그립핑패드 지지부(233)를 상호 반대방향으로 승강시켜 한쌍의 그립핑패드(231)에 밀착된 블레이드 루트부(111)를 구름운동시킴으로써, 블레이드(110)가 X축을 중심으로 피칭운동되게 한다.

이처럼, 블레이드 루트부(111)를 블레이드 접속부(123)에 삽입 설치함에 있어, 요잉운동 제어부(280), 롤링운동 제어부(290) 및 피칭운동 제어부(240)를 이용하여 블레이드(110)의 요, 롤, 피치 각도를 조절할 수 있어 블레이드(110) 설치에 따른 작업시간을 단축할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110: 블레이드 120: 로터
121: 허브 123: 블레이드 접속부
130: 나셀커버 140: 타워
150: 크레인케이블 200: 그립핑유닛
210: 루트그립퍼 220: 루트프레임부
230: 루트그립핑부 231: 그립핑패드
233: 그립핑패드 지지부 235: 그립핑패드 구동부
240: 피칭운동 제어부 250: 팁그립퍼
251: 팁프레임부 253: 팁그립핑부
255: 팁그립핑 구동부 259: 팁가압패드
260: 메인프레임 280: 요잉운동 제어부
283: 고정도르레 285: 케이블 풀림방지 스토퍼
290: 롤링운동 제어부 291: 움직도르레
300: 블레이드 이송가이드유닛 310: 링크부재
330: 위치감지부 350: 브라켓
370: 연결부재

Claims (12)

1. 풍력발전기용 블레이드를 그립핑하는 그립핑유닛; 및
   일단부가 풍력발전기의 허브에 연결되고 타단부가 상기 블레이드에 연결되고, 상기 허브에 대한 상기 블레이드의 상대 위치를 감지하여 상기 블레이드가 상기 허브에 삽입되도록 안내하는 블레이드 이송가이드유닛을 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블레이드 이송가이드유닛은,
   상기 허브와 상기 블레이드를 연결하는 복수의 링크부재; 및
   상기 복수의 링크부재의 링크연결부에 각각 마련되고, 상기 허브에 대한 상기 블레이드의 상대 위치를 감지하는 위치감지부를 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 블레이드 이송가이드유닛은,
   상기 복수의 링크부재의 일단부에 각각 마련되고, 인접된 상기 복수의 링크부재가 상호 삽입되는 브라켓; 및
   상기 브라켓에 마련되고, 인접된 상기 복수의 링크부재가 상호 상대 회동가능하게 연결되는 연결부재를 포함하고,
   상기 위치감지부는, 상기 브라켓에 마련되고, 상기 연결부재의 일단부에 각각 연결되어 상기 연결부재의 회전각도를 감지하는 복수의 로터리 엔코더를 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 그립핑 유닛은,
   복수의 크레인케이블에 연결된 메인프레임;
   상기 메인프레임의 길이방향 전단부 측에 연결되고, 상기 블레이드의 루트부를 그립핑하는 루트그립퍼; 및
   상기 메인프레임의 길이방향 후단부 측에 연결되고, 상기 블레이드의 팁부를 그립핑하는 팁그립퍼를 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 루트그립퍼는,
   상기 블레이드 루트부가 내부에 배치되는 루트프레임부;
   상기 루트프레임부에 대칭되게 마련되고, 상호 접근 및 이격되면서 상기 블레이드 루트부의 외측면에 밀착 및 밀착 해제되어 상기 블레이드 루트부를 그립핑 및 그립핑 해제하는 한쌍의 루트그립핑부; 및
   상기 한쌍의 루트그립핑부의 일측에 각각 마련되고, 상기 블레이드 루트부를 상기 한쌍의 루트그립핑부에 밀착한 상태에서 구름운동시켜 상기 블레이드의 피칭운동을 제어하는 피칭운동 제어부를 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 한쌍의 루트그립핑부 각각은,
   상기 블레이드 루트부의 외측면을 접촉가압하는 그립핑패드;
   상기 그립핑패드의 일측에 연결되고, 상기 그립핑패드를 지지하는 그립핑패드 지지부; 및
   상기 그립핑패드 지지부에 연결되고, 신장 및 수축동작에 의해 상기 그립핑패드를 상기 블레이드 루트부의 외측면에 밀착 및 밀착 해제하는 그립핑패드 구동부를 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
7. 제5항에 있어서,
   상기 피칭운동 제어부는,
   상기 그립핑패드 지지부의 일측에 상기 그립핑패드 지지부의 높이방향으로 마련된 제1 가이드레일; 및
   일측이 상기 그립핑패드 구동부에 연결되고 타측이 상기 제1 가이드레일에 연결되어, 상기 그립핑패드 지지부를 승강시키는 제1 구동체를 포함하며,
   상기 한쌍의 그립핑패드가 상호 반대방향으로 승강되도록 상기 한쌍의 제1 구동체를 회전시키는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
8. 제4항에 있어서,
   상기 팁그리퍼는,
   상기 블레이드 팁부가 안착되는 팁프레임부;
   상기 팁프레임부에 대향되게 마련되고, 상기 팁프레임부에 접근 및 이격되면서 상기 블레이드 팁부의 외측면을 그립핑하는 팁그립핑부;
   일단부가 상기 팁프레임부에 연결되고 타단부가 상기 팁그립핑부에 연결되고, 상기 팁그립핑부를 상기 팁프레임부에 접근 및 이격되게 구동시키는 팁그립핑 구동부; 및
   상기 팁그립핑 구동부에 대향되게 마련되고, 상기 팁그립핑부가 상기 팁프레임부에 대해 상대 회전가능하도록 일단부가 상기 팁그립핑부에 연결되고 타단부가 상기 팁프레임부에 회전가능하게 연결된 지지부재를 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
9. 제4항에 있어서,
   상기 메인프레임에 마련되고, 상기 루트그립퍼 및 상기 팁그립퍼에 연결되어 상기 블레이드의 요잉운동 및 롤링운동을 제어하는 블레이드 운동제어유닛을 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 블레이드 운동조절유닛은,
    상기 루트그립퍼에 연결되어 상기 블레이드의 요잉운동을 제어하는 요잉운동 제어부를 더 포함하며,
    상기 요잉운동 제어부는,
    상기 메인프레임의 길이방향 일측에 마련된 구동윈치;
    상기 메인프레임의 길이방향 타측에 상기 메인프레임의 폭방향을 따라 마련된 제2 가이드레일;
    상기 제2 가이드레일에 연결되어 이송되는 고정도르레;
    상기 고정도르레의 일측에 마련되고, 상기 제2 가이드레일을 따라 상기 고정도르레를 이송시키는 제2 구동체; 및
    일단부가 상기 구동윈치 및 상기 고정도르레에 순차로 권취되고, 타단부가 상기 루트그립퍼에 연결된 제1 리프팅케이블을 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 요잉운동 제어부는,
    상기 고정도르레에 연결되고, 상기 고정도르레와 상기 루트그립퍼 사이의 간격이 일정하게 유지되게 상기 고정도르레에 권취된 상기 제1 리프팅케이블을 상기 고정도르레에 고정하는 케이블 풀림방지 스토퍼를 더 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.
12. 제10항에 있어서,
    상기 블레이드 운동조절유닛은,
    상기 팁그립퍼에 연결되어 상기 블레이드 롤링운동을 제어하는 롤링운동 제어부를 더 포함하며,
    상기 롤링운동 제어부는,
    상기 구동윈치와 상기 고정도르레 사이에 상기 제1 리프팅케이블이 권취되게 마련되고, 상기 구동윈치에서 상기 제1 리프팅케이블이 권취 및 권출됨에 따라 상하방향으로 왕복운동하는 움직도르레; 및
    일단부가 상기 움직도르레에 연결되고 타단부가 상기 팁그립퍼에 연결된 제2 리프팅케이블을 포함하는 풍력발전기용 블레이드 설치 시스템.

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