KR101468847B1

KR101468847B1 - 배관검사로봇 충전시스템

Info

Publication number: KR101468847B1
Application number: KR20140113246A
Authority: KR
Inventors: 노용우; 유휘룡; 구성자; 조성호; 김동규; 유정수
Original assignee: 한국가스공사
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2014-12-03

Abstract

본 발명은 배관검사로봇 충전시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템은 배관의 내부를 주행하면서 상기 배관의 이상 유무를 검사하는 배관검사로봇의 말단에 장착되며, 둘레에 걸림홈이 형성되고, 상부 중앙에 렌즈가 구비되며, 상기 렌즈를 중심으로 양측에 충전단자가 형성된 원통형 비전모듈, 상기 배관검사로봇이 진입 및 회수되는 진출입구멍이 형성된 배관을 감싸며 설치되고, 상기 진출입구멍을 외부로 연통시키는 가지관부가 형성된 스토플피팅, 상기 스토플피팅의 가지관부에 연결되며, 상기 진출입구멍을 개폐하는 샌드위치밸브 및 상기 배관검사로봇을 내부에 수용하며, 말단이 밀폐캡에 의해 밀폐되어 있는 런처파이프, 상기 밀폐캡에 설치되어 비전모듈을 내부에 수용하며, 상기 비전모듈에 형성된 걸림홈에 대해 진퇴하면서 체결 고정하는 록킹핀을 포함하는 가이드하우징, 상기 가이드하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터의 조작에 의해 구동되어 비전모듈의 걸림홈에서 록킹핀을 분리하는 홀더구동부 및 상기 가이드하우징의 내부에 구비되며, 링 형상으로 형성되어 비전모듈을 향해 돌출되는 한 쌍의 전극부가 형성되고, 상기 전극부의 내부에 절연파이프가 구비되어 상기 절연파이프의 내부에 충전단자와 접속되는 전극봉이 설치된 인슐레이터를 포함한다.

Description

배관검사로봇 충전시스템{PIPE INSPECTION ROBOT CHARGE SYSTEM}

본 발명은 배관검사로봇 충전시스템에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 배관검사로봇은 (특허문헌 1)에서 개시하고 있다. 상기 (특허문헌 1)에 따르면, 유체가 흐르고 있는, 이를 테면 가스관이나 송유관과 같은 배관의 내부 상태를 검사하기 위한 배관검사로봇은 배관의 내부를 주행하며 배관의 상태를 비파괴 검사하고 검사결과나 배관의 상태를 외부로 전송하는 역할을 한다.

이러한 배관검사로봇의 배관에 대한 진출입은 진출입구멍을 형성한 배관에 스토플피팅(Stopple fitting)을 장착하여 상기 진출입구멍을 통해 배관검사로봇을 배관으로 진입시키거나, 임무를 마치고 진출입구멍을 빠져나온 배관검사로봇을 받아들여 수용 고정하는 원리로 이루어지고 있다.

여기서 상기 스토플피팅은 가지관부가 수직 또는 경사지게 형성되어 상기 가지관부에 샌드위치밸브(Sandwich valve)가 개폐 가능하게 고정되며, 상기 샌드위치밸브에 밀폐튜브로 기재되어 있는 런처파이프(Launcher pipe)가 길이방향으로 상향 연장되게 장착되고 있다. 상기 런처파이프의 말단은 엔드캡으로 기재되어 있는 밀폐캡에 의해 닫혀 있다.

따라서 배관검사로봇은 상기 런처파이프의 내부에 수용된 상태로 대기하고 있다가 샌드위치밸브가 개방될 경우 진출입구멍을 통해 배관의 내부로 진입하여 주행하면서 배관의 상태를 비파괴 검사하게 되고, 이러한 검사가 완료되면, 개방되어 있는 샌드위치밸브를 거쳐 런처파이프로 귀환하게 된다.

한편 상기 배관검사로봇의 배관 내부로의 진입을 위하여 샌드위치밸브를 개방하게 되면, 상기 배관의 내부에 흐르던 가스가 외부로 쏟아져 나오게 된다. 따라서 상기 런처파이프와 배관을 연결하며 런처파이프의 내부 압력을 배관의 내부 압력으로 맞추는 균압수단과, 상기 런처파이프 내부의 가스를 배출하기 위한 퍼지시스템을 포함한다. 그리고 상기 런처파이프에는 퍼지가스주입밸브와 가스배출밸브와 압력게이지와 균압밸브가 설치되어 있다.

즉 상기 퍼지가스주입밸브와 가스배출밸브와 압력게이지는 퍼지시스템으로서, 런처파이프에 채워져 있는 가스를 상기 런처파이프로부터 제거하기 위한 것이다. 상기 배관검사로봇이 임무를 마치고 런처파이프의 내부로 귀환할 때에 샌드위치밸브가 열렸다 닫히므로 런처파이프 내에 가스가 채워지게 되는데, 상기 가스배출밸브와 퍼지가스주입밸브를 이용해 런처파이프 내의 가스를 배출 제거하는 것이다.

여기서 상기 가스배출밸브는 개방되어 런처파이프 내부의 가스가 대기중으로 배출되도록 한다. 또한 상기 퍼지가스주입밸브는 런처파이프 내부로 질소가스를 주입하여 런처파이프 내부에 남아 있는 미량의 가스가 가스배출밸브를 통해 밀려나가게 하는 밸브이다. 이와 같이 퍼지시스템을 적용하여 런처파이프 내에 가스가 남아 있지 않으므로 그만큼 안전성을 확보할 수 있다. 상기 압력게이지는 런처파이프 내부의 압력을 계속해서 확인하는 역할을 한다.

또한 상기 균압밸브는 균압파이프를 통해 배관에 고정되어 있는 반대편 균압밸브에 이어지는 것으로서, 상기 샌드위치밸브를 개방하기 전에 개방되어, 샌드위치밸브의 전,후단의 압력을 일정하게 조정하기 위한 압력조절수단이다. 상기 균압밸브는 스토플피팅의 고정시 함께 설치되는 밸브이다.

한편 상기 가지관부의 측부에는 무선안테나가 설치된다. 상기 무선안테나는 내압처리된 통신장비로서, 배관 내부에서 장거리 이동하는 배관검사로봇과 통신하는 역할을 한다. 상기 무선안테나는 약 7㎫ 이상의 압력에도 동작할 수 있는 내압 구조를 갖는다. 그리고 무선안테나의 단자는 밀폐캡에 구비되어 외부로 노출됨으로써, 런처파이프의 내부에 수용되어 있는 배관검사로봇의 상태를 외부의 컨트롤센터로 전송하게 된다.

KR

1384268

B1

상기 (특허문헌 1)에 따르면, 배관검사로봇은 스토플피팅, 샌드위치밸브 및 런처파이프의 구성에 의해 배관에 용이하게 진출입할 수 있다. 그러나 상기 (특허문헌 1)에 따른 런처파이프는 배관검사로봇을 수용하는 하우징(Housing)으로서의 역할에 불과하다.

따라서 상기 런처파이프와 배관을 균압하는 등의 몇 시간 동안의 사전 작업을 하는 동안, 런처파이프 내에 대기하고 있는 배관검사로봇은 주행 대기상태로 전력을 소모하게 된다. 즉 무선형태의 배관검사로봇은 일반적으로 10시간 정도의 주행을 목표사양으로 운영되고 있는 실정이며, 투입하는 동안 소요되는 수 시간은 시스템의 운용시간 및 검사가능거리에 큰 영향을 끼치고 있으며, 이로 인해 배관검사로봇의 성능을 제대로 발휘하기 힘들며 오히려 저해하는 문제를 야기하고 있다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 배관검사로봇의 대기 과정에서 용이하게 충전이 이루어질 수 있도록 한 배관검사로봇 충전시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템은 배관의 내부를 주행하면서 상기 배관의 이상 유무를 검사하는 배관검사로봇의 말단에 장착되며, 둘레에 걸림홈이 형성되고, 상부 중앙에 렌즈가 구비되며, 상기 렌즈를 중심으로 양측에 충전단자가 형성된 원통형 비전모듈;

상기 배관검사로봇이 진입 및 회수되는 진출입구멍이 형성된 배관을 감싸며 설치되고, 상기 진출입구멍을 외부로 연통시키는 가지관부가 형성된 스토플피팅;

상기 스토플피팅의 가지관부에 연결되며, 상기 진출입구멍을 개폐하는 샌드위치밸브;

상기 배관검사로봇을 내부에 수용하며, 말단이 밀폐캡에 의해 밀폐되어 있는 런처파이프;

상기 밀폐캡에 설치되어 비전모듈을 내부에 수용하며, 상기 비전모듈에 형성된 걸림홈에 대해 진퇴하면서 체결 고정하는 록킹핀을 포함하는 가이드하우징;

상기 가이드하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터의 조작에 의해 구동되어 비전모듈의 걸림홈에서 록킹핀을 분리하는 홀더구동부; 및

상기 가이드하우징의 내부에 구비되며, 링 형상으로 형성되어 비전모듈을 향해 돌출되는 한 쌍의 전극부가 형성되고, 상기 전극부의 내부에 절연파이프가 구비되어 상기 절연파이프의 내부에 충전단자와 접속되는 전극봉이 설치된 인슐레이터;

를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 상기 인슐레이터는 전극부의 상부에 설치되어 전극봉에 탄성을 부여하는 코일스프링; 및

상기 코일스프링의 이탈을 방지하기 위하여 상면에 설치된 고정덮개;

를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 상기 인슐레이터는 비전모듈을 향해 방사형으로 돌출 형성된 다리부를 포함하며, 상기 다리부를 수용하는 홈부가 상기 비전모듈에 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 상기 가이드하우징은 밀폐캡의 하부 중앙에 설치된 원통형 케이싱;

상기 케이싱의 하부에 고정되는 링의 형태를 취하며, 중심부를 기준으로 대칭을 이루는 가이드구멍을 구비한 프레임; 및

상기 가이드구멍에 삽입된 상태로 걸림홈에 대해 진퇴 가능한 록킹핀을 검림홈 측으로 탄성 지지하는 스프링;

을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 상기 홀더구동부는 밀폐캡의 외부로 노출되는 회전부재;

상기 밀폐캡의 하부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 회전부재에 종동하여 회전하고 그 저면에 제1 베벨기어가 형성되어 있는 중간기어;

상기 제1 베벨기어와 치합하는 다수의 제2 베벨기어;

상기 각 제2 베벨기어의 중심축에 고정되며 중간기어의 반지름방향으로 연장된 전동축;

상기 전동축의 단부에 고정되는 피니언기어; 및

상기 피니언기어에 치합하며 피니언기어의 회전에 따라 직선운동하여 상기 록킹핀을 가압 이동시키는 랙 기어;

를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 상기 충전단자와 배터리충전단자를 단락하거나 접속시키는 스위치;

상기 배터리충전단자를 구비하고 있으며 상기 충전단자와 배터리충전단자를 통하여 입력되는 전원으로 충전되는 배터리모듈;

상기 배터리모듈에서 공급되는 전원을 차단하거나 공급하는 시스템스위치; 및

충전진행신호가 입력되면 상기 스위치를 제어하여 충전단자와 배터리충전단자를 접속시키고, 충전중단신호가 입력되면 상기 스위치를 제어하여 충전단자와 배터리충전단자를 단락시키는 전원컨트롤러;

를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 상기 스위치와 전원컨트롤러 사이에 위치하여 상기 전원컨트롤러로부터 스위치 온 제어 신호가 입력되면 상기 스위치에 스위치 온 제어 신호를 전달하고, 상기 전원컨트롤러에서 스위치 오프 제어 신호가 입력되면 상기 스위치에 스위치 오프 제어 신호를 전달하는 포토 커플러;

를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템에 있어서, 외부로부터 전송되는 충전진행신호 또는 충전중단신호를 수신하여 전원컨트롤러에 제공하는 통신모듈;

을 더 포함할 수 있다.

이러한 해결 수단들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 배관검사로봇이 런처파이프에 대기하고 있는 동안 계속해서 충전이 이루어짐으로써, 상기 배관검사로봇의 운용시간을 최대로 늘릴 수 있으며, 그 결과, 그만큼 검사범위가 넓고, 또한 단락시 스파크가 발생하지 않아 안전하게 현장에서 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템을 전체적으로 나타내 보인 단면도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스토플피팅을 분해하여 나타내 보인 사시도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밀폐캡을 나타내 보인 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가이드하우징을 분해하여 홀더구동부의 구성을 나타내 보인 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 가이드하우징에서 인슐레이터 및 비전모듈을 분해하여 나타내 보인 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템의 요부를 확대하여 나타내 보인 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템의 회로도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템의 제어방법을 나타내 보인 흐름도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템은 배관검사로봇의 말단과 이에 마주하는 런처파이프(Launcher pipe)에 각각 서로에 대한 접속 및 분리 가능한 충전단자 및 전극봉을 설치하여 상기 배관검사로봇이 런처파이프에 수용되어 있는 대기상태에서 서로 접속되도록 하고, 배관검사로봇이 출발할 때 자동으로 분리되게 함으로써, 상기 배관검사로봇이 배관의 내부로 투입되는 순간까지 충전이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 2에서 보듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템은 가스를 수송하는 배관(11)의 진출입구멍(11a)을 감싼 상태로 상기 배관(11)에 용접되고, 상기 진출입구멍(11a)을 외부로 연통시키는 가지관부(13c)가 형성된 스토플피팅(Stopple fitting)에 개폐 가능하게 구성된 샌드위치밸브(Sandwich valve)가 연결되고, 상기 샌드위치밸브(15)에 런처파이프(Launcher pipe)가 장착되어 상기 런처파이프(17)의 내부에 배관검사로봇(10)이 길이방향으로 수용된 구성에 있어서, 상기 배관검사로봇(10)의 말단에 배치되며, 한 쌍의 충전단자가 구비된 비전모듈(Vision module) 및 상기 비전모듈(10a)과 마주하는 런처파이프(17)의 말단에 구비된 전극봉을 포함한다.

여기서 상기 배관검사로봇(10)의 진출입은 (특허문헌 1)을 통해 공지된 바와 같이, 진출입구멍(11a)이 형성된 배관(11)에 용접된 스토플피팅(13)에 샌드위치밸브(15)를 매개체로 하여 런처파이프(17)가 장착된 상태로, 배관검사로봇(10)을 진출입구멍(11a)으로 배관(11)에 진입시키거나 임무를 마치고 진출입구멍(11a)을 빠져나온 배관검사로봇(10)을 상기 런처파이프(17)가 받아들여 회수한 후 수용하는 원리를 갖는다.

즉 상기 런처파이프(17)는 배관(11)의 내부를 검사하기 위하여 샌드위치밸브(15)가 개방되기 전까지 배관검사로봇(10)을 수용하고, 또한 상기 배관검사로봇(10)이 정해진 정렬을 유지하게 하는 일종의 내압 챔버(Chamber)로써, 상기 배관검사로봇(10)의 출발 전에 배관검사로봇(10)의 작동상태를 점검할 수 있도록 최소한 배관검사로봇(10)이 앞뒤로 움직일 수 있는 정도의 길이로 형성된다.

이러한 런처파이프(17)는 양단에 플랜지부(17a)(17b)가 형성되어 있으며, 도면상 하단의 플랜지부(17a)가 샌드위치밸브(15)에 연결되고, 상단의 플랜지부(17b)에 밀폐캡(19)이 설치되어 내부를 밀폐하게 된다. 따라서 전극봉은 런처파이프(17)의 말단에 위치하는 상기 밀폐캡(19)에 구비되는데, 이에 대해서는 하기의 밀폐캡(19)의 설명에서 구체적으로 설명함을 밝혀둔다.

도 3 내지 4에서 보듯이, 상기 스토플피팅(13)은 배관(11)과 샌드위치밸브(15)를 연결하고 지지하는 매개체로써, 상기 배관(11)에 형성된 진출입구멍(11a)을 기준으로 상기 배관(11)을 감싸는 형태로 설치된다. 즉 이러한 스토플피팅(13)은 반원형의 형태를 취하며 배관(11)의 하면에 밀착 용접되는 하부 피터(13a), 상기 배관(11)의 상부에 밀착되며 배관(11) 및 하부 피터(13a)에 용접되는 반원형의 상부 피터(13b) 및 상기 상부 피터(13b)의 상부에 일체를 이루며 상향 연장된 가지관부(13c)로 구성된다.

상기 가지관부(13c)는 배관검사로봇(10)이 통과 가능한 구경을 갖는 중공파이프로 형성되며, 배관(11)의 길이방향에 대해 45° 정도의 각도로 기울어지게 형성하되, 어느 정도의 예각과 둔각은 허용 가능하다.

이러한 스토플피팅(13)의 가지관부(13c)에 연결되는 샌드위치밸브(15)는 내부에 차단디스크(Block disc), 디스크시트(Disc seat) 및 오-링(O-Ring) 등이 설치된 통상의 구성으로서, 배관(11)에 형성된 진출입구멍(11a)을 개방하거나 차단하게 된다. 즉 상기 샌드위치밸브(15)는 배관검사로봇(10)의 진출입시 이외에는 평상시에 닫혀 있다가 배관(11)의 검사시에는 개방되어 상기 배관(11)의 내부로 진입하거나 회수되는 상기 배관검사로봇(10)을 통과시키게 된다.

도 5 내지 8에서 보듯이, 상기 밀폐캡(19)은 일정두께를 갖는 원판형 부재로서, 다수의 볼트를 통해 런처파이프의 플랜지부에 설치되어 내부를 밀폐하되, 중앙 하부에 가이드하우징(19b)이 구비되어 배관검사로봇의 말단에 구비되는 비전모듈(10a)을 그 내부에 수용하게 된다. 그리고 검사 시작시 상기 가이드하우징(19b)를 완해시켜 상기 비전모듈(10a)을 가이드하우징(19b)로부터 분리시킬 수 있도록 회전부재(35)를 포함하는 홀더구동부(19m) 및 전극봉(23)이 설치된 인슐레이터(Insulator)를 포함한다.

즉 상기 밀폐캡(19)의 기본 기능은 런처파이프의 내부를 밀폐시켜 기밀을 유지토록 하는 것이며, 이에 부가하여 배관검사로봇이 배관으로 진입하기 위하여 가이드하우징(19b)으로부터 분리될 때까지 고정함과 동시에 상기 배관검사로봇에 충전용 전력을 인가하는 역할을 하게 된다.

상기 가이드하우징(19b)은 전술한 바와 같이, 비전모듈(10a)을 그 내부에 수용하여 고정하는 것으로서, 록킹핀(55)을 이용한 자동 잠김 수동완해의 작동 특성이 있다. 즉 상기 비전모듈(10a)은 상기 록킹핀(55)에 의해 가이드하우징(19b)에 매달려 있으므로, 런처파이프가 경사지거나 수직으로 세워지더라도 중력에 의해 분리되지 않게 된다.

구체적으로 상기 비전모듈(10a)을 비어 있는 가이드하우징(19b)에 진입시키면 가이드하우징(19b) 내에 구비되어 있는 록킹핀(55)에 의해 자동으로 잠겨 고정되고, 반대로 회전부재(35)를 수동으로 회전시켜 홀더구동부(19m)를 작동시키면 가이드하우징(19b)이 완해되어 비전모듈(10a)이 가이드하우징(19b)로부터 분리되는 것이다.

상기 회전부재(35)는 작업자가 공구를 넣고 회전시키는 부재로서, 회전부재(35)가 회전함에 의해 홀더구동부(19m)가 작동하면서 록킹핀(55)을 후퇴시켜 비전모듈(10a)이 가이드하우징(19b)로부터 분리되도록 한다.

한편 상기 가이드하우징(19b)은 속이 비어 있는 일종의 원통형 부재로서, 케이싱(19c) 및 프레임(19d)으로 구성된다. 즉 상기 가이드하우징(19b)은 원통형의 케이싱(19c) 및 상기 케이싱(19c)의 하부에 고정되고, 링의 형태를 취하며 비전모듈(10a)을 중심으로 대칭을 이루는 세 개의 가이드구멍(19e)을 갖는 프레임(19d)으로 구성되어 그 내부에 홀더구동부(19m)를 수용하게 된다. 그리고 상기 각 가이드구멍(19e)에 슬라이딩 이동 가능하게 록킹핀(55)이 설치되고, 상기 프레임(19d)에 록킹핀(55)을 탄성 지지하는 스프링(57) 및 상기 스프링(57)을 지지하는 고정후크(19f)가 설치된다. 따라서 각각의 록킹핀(55)은 상기 스프링(57)의 작용에 의해 항상 가이드하우징(19b)의 내부를 향해 탄성 바이어스된다.

여기서 이러한 가이드하우징(19b)에 비전모듈(10a)이 고정되기 위해서는 상기 비전모듈(10a)에 걸림홈(10b)이 형성되어 있어야 한다. 상기 걸림홈(10b)은 비전모듈(10a)의 둘레를 따라 형성된 홈으로서 그 내부에 상기 록킹핀(55)의 선단이 끼워져 걸리게 된다.

또한 상기 비전모듈(10a)을 프레임(19d)의 내부로 진입시키는 동안, 상기 록킹핀(55)이 화살표 a방향으로 물러날 수 있도록, 록킹핀(55)의 선단에는 선단경사면(55b)이 형성되어 있다. 그리고 상기 록킹핀(55)의 후단부에는 가압부(55a)가 마련되어 있다. 상기 가압부(55a)는 홀더구동부(19m)의 핑거부재(53)가 하강할 때 상기 핑거부재(53)에 의해 화살표 a방향으로 힘을 받는 부분이다.

한편 상기 홀더구동부(19m)는 핑거부재(53)를 화살표 b방향으로 이동시켜 비전모듈(10a)을 가이드하우징(19b)로부터 분리시키게 된다. 즉 홀더구동부(19m)는 상기 밀폐캡(19)의 상면으로 노출되며, 작업자에 의해 조작되어 회전 토크를 발생하는 회전부재(35)와, 상기 회전부재(35)에 의해 축회전하는 구동기어(37)와, 지지축(38)을 통해 상기 밀폐캡(19)의 저면 중앙에 회전 가능하게 지지되며 상기 구동기어(37)에 치합하고 그 저면에 제1 베벨기어(41)가 구비되어 있는 중간기어(39)와, 상기 제1 베벨기어(41)에 치합하는 세 개의 제2 베벨기어(43)와, 상기 제2 베벨기어(43)에 고정되며 중간기어(39)의 반지름방향으로 연장된 전동축(45)과, 상기 전동축(45)의 단부에 고정되는 피니언기어(47)와, 상기 각 피니언기어(47)에 치합하며 피니언기어(47)의 회전에 따라 승강 운동하는 랙 기어(49)와, 상기 각 랙 기어(49)의 하단부에 고정되는 승강 블록(51)과, 상기 승강 블록(51)의 하부에 구비되며 상기 가압부(55a)의 연직 상부에 위치하는 핑거부재(53)로 구성된다.

따라서 상기 핑거부재(53)가 랙 기어(49)를 따라 하강하면서 록킹핀(55)의 가압부(55a)를 눌러 상기 록킹핀(55)을 화살표 a방향으로 빼내는 역할을 한다. 반대로 상기 핑거부재(53)가 상승하면 록킹핀(55)은 스프링(57)의 탄성 작용에 의해 비전모듈(10a) 측으로 이동하여 걸림홈(10b)에 끼워지게 된다.

즉 상기 회전부재(35)에 형성되어 있는 육각홈(35a)에 공구를 넣고 회전부재(35)를 회전시킴에 따라 상기 핑거부재(53)가 승,하강 운동하면서 상기 록킹핀(55)을 동작시킴으로써, 비전모듈(10a)의 고정 및 분리가 이루어지게 되는 것이다.

한편 상기 비전모듈(10a)은 배관검사로봇의 양측 말단에 구비되며, 중앙의 렌즈(10c)를 중심으로 좌,우에 한 쌍의 충전단자(101)가 외부노출되도록 구비되어 밀폐캡(19)에 구비된 인슐레이터(20)의 전극봉(23)에 접속됨으로써, 전원을 입력받게 된다. 따라서 상기 비전모듈(10a)과 밀폐캡(19) 사이에 인슐레이터(20)가 배치된다.

상기 인슐레이터(20)는 전체적으로 링(Ring) 형상으로 형성되어 가이드하우징(19b)의 내부에 구비되며, 비전모듈(10a)을 향해 돌출되는 한 쌍의 전극부(21)가 형성되고, 상기 전극부(21)의 내부에 절연파이프(22)가 구비되어 상기 절연파이프(22)의 내부에 전극봉(23)이 설치된다.

여기서 상기 전극부(21)의 상부에는 전극봉(23)에 탄성을 부여하여 접속상태를 용이하게 유지시키기 위한 코일스프링(24)이 이중으로 설치되며, 상기 코일스프링(24)의 이탈을 방지하기 위하여 인슐레이터(20)의 상면에 고정덮개(25)가 이중으로 설치된다.

따라서 배관검사로봇이 런처파이프에 대기 중인 상태에서는 비전모듈(10a)의 충전단자(101)가 전극봉(23)과 전기적으로 접속되어 충전되는데, 이러한 충전 과정 및 충전단자(101)와 전극봉(23)의 최초 접속시 발생할 수 있는 스파크를 절연파이프(22)가 방지하게 된다. 한편 인슐레이터(20)는 충전상태를 용이하게 유지할 수 있도록 다리부(26)가 비전모듈(10a)을 향해 방사형으로 돌출 형성되며, 상기 다리부(26)를 수용하는 홈부(10d)가 상기 비전모듈(10a)에 형성된다.

여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템은 다음과 같이 회로 구성될 수 있다.

도 9에서 보듯이, 한 쌍의 충전단자(101)에 스위치(103) 및 한 쌍의 배터리충전단자(102)가 설치된 배터리모듈(104)이 전기적으로 연결되고, 상기 배터리모듈(104)에 시스템스위치(105)를 통해 통신모듈(106), 전원컨트롤러(107) 및 하위제어기(108)가 연결되며, 포토 커플러(109)를 통해 상기 전원컨트롤러(107)와 상기 스위치(103)가 전기적으로 연결되는 회로를 구성하게 된다.

상기 배터리모듈(104)은 한 쌍의 배터리충전단자(102)가 설치되어 한 쌍의 충전단자(101)에 스위치(103)의 스위치 온 동작에 의해 접속되어 외부로부터 입력되는 전원을 입력받아 충전된다.

상기 스위치(103)는 스위치 온 동작에 의해 한 쌍의 충전단자(101)와 한 쌍의 배터리충전단자(102)의 전기적 접점을 제공하거나 스위치 오프 동작에 의해 상기 한 쌍의 충전단자(101)와 한 쌍의 배터리충전단자(102)의 전기적 단락을 제공한다. 이러한 스위치(103)는 릴레이 스위치, 전자식 스위치 등의 여러 가지 스위치가 사용가능하다. 그리고 상기 시스템스위치(105)는 스위칭 동작을 수행하여 배터리모듈(104)에서 필요로 한 곳으로 전력을 공급할 수 있도록 한다.

상기 통신모듈(106)은 로봇 운용 스테이션(미도시)으로부터 전송되는 충전진행신호 또는 충전중단신호를 수신하여 전원컨트롤러(107)로 제공한다. 상기 전원컨트롤러(107)는 상기 통신모듈(106)을 통하여 로봇 운용 스테이션으로부터 충전진행신호가 입력되면, 상기 포토 커플러(109)를 통하여 상기 스위치(103)에 스위치 온 제어 신호를 제공하여 스위치(103)가 한 쌍의 충전단자(101)와 한 쌍의 배터리충전단자(102) 사이의 전기적 접속을 제공하도록 한다.

또한 상기 전원컨트롤러(107)는 상기 통신모듈(106)을 통하여 로봇 운용 스테이션으로부터 충전중단신호가 입력되면, 상기 포토 커플러(109)를 통하여 상기 스위치(103)에 스위치 오프 신호를 제공하여 스위치(103)가 한 쌍의 충전단자(101)와 한 쌍의 배터리충전단자(102) 사이의 전기적 접점을 단락하도록 한다.

상기 포토 커플러(109)는 상기 전원컨트롤러(107)에서 제공되는 스위치 온 제어 신호와 스위치 오프 제어 신호를 상기 스위치(103)에 전달한다. 이와 같은 포토 커플러(109)를 사용하는 이유는 스위치(103)와 전원컨트롤러(107)의 전기적 절연을 제공하기 위한 것이다. 상기 전원컨트롤러(107)와 포토 커플러(109)는 GPIO 신호를 사용하여 수행할 수 있다.

상기 하위제어기(108)는 배관검사로봇에 있는 여러 가지 장치에 배터리모듈(104)에서 공급되는 전원을 제어하기 위한 것이다. 이와 같은 하위제어기(108)와 전원컨트롤러(107)는 CAN 통신을 수행한다.

한편 이러한 회로 구성을 이용한 배관검사로봇 충전시스템의 동작은 다음과 같다.

먼저, 런처파이프에 배관검사로봇이 대기 상태에서 충전을 진행하기 위해서는 관리자가 로봇 운용 스테이션을 사용하여 충전진행신호를 전송한다. 그러면, 통신모듈(106)은 충전진행신호를 수신하여 전원컨트롤러(107)로 제공하며, 전원컨트롤러(107)는 포토 커플러(109)를 통하여 스위치(103)에 스위치 온 제어 신호를 공급한다.

이에 따라 스위치(103)는 스위치 온 동작을 수행하여 충전단자(101)와 배터리충전단자(102)의 전기적 접점을 제공하여 배터리모듈(104)이 충전되도록 한다.

한편 이와 달리 런처파이프에 배관검사로봇이 대기 상태에서 충전하는 도중에 출발 준비가 완료되어 출발을 원하는 경우에 관리자는 로봇 운용 스테이션을 사용하여 충전중단신호를 전송한다. 그러면 통신모듈(106)은 충전중단신호를 수신하여 전원컨트롤러(107)로 제공한다.

이처럼 외부로부터 충전중단신호가 수신되면 전원컨트롤러(107)는 포토 커플러(109)를 통하여 스위치(103)에 스위치 오프 제어 신호를 출력한다. 전원컨트롤러(107)로부터 스위치 오프 제어 신호를 입력받은 스위치(103)는 스위칭 동작에 의해 충전단자(101)와 배터리충전단자(102)의 전기적 접점을 단락시킨다.

이와 같이 본 발명은 배관검사로봇이 런처파이프에 대기하고 있는 동안 계속적으로 충전을 수행하므로, 배관검사로봇의 운용시간을 최대로 늘릴 수 있다. 그리고 스위치(103)에 의해 충전단자(101)와 배터리충전단자(102)의 전기적 접점이 단락되면, 한 쌍의 충전단자(101)는 둘 다 배터리모듈(104)로부터 공급되는 전원과 절연되어 배관검사로봇이 배관을 주행할 때 스파크 등을 방지할 수 있게 된다.

한편 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템의 제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 10에서 보듯이, 먼저 관리자가 런처파이프에 배관검사로봇이 대기 상태에서 충전을 진행하기 위해서 로봇 운용 스테이션을 사용하여 신호를 전송한다. 그러면, 통신모듈은 외부 신호를 수신하여(S100) 전원컨트롤러로 제공하며, 전원컨트롤러는 수신 신호가 충전진행신호인지 여부를 판단하여(S110) 충전진행신호이면 스위치를 제어하여 충전단자와 배터리충전단자를 접속시킨다(S120, S122, S124).

즉, 상기 전원컨트롤러는 충전진행신호가 입력되면 상기 포토 커플러에 스위치 온 제어 신호를 출력한다(S120). 그러면, 포토 커플러는 스위치 온 제어 신호를 스위치에 전달하며(S122), 이에 따라 스위치는 충전단자와 배터리충전단자를 접속시킨다(S124).

한편 이와 달리 런처파이프에 배관검사로봇이 대기 상태에서 충전하는 도중에 출발 준비가 완료되어 출발을 원하는 경우에 관리자는 로봇 운용 스테이션을 사용하여 충전중단신호를 전송한다. 그러면, 통신모듈은 충전중단신호를 수신하여(S100) 전원컨트롤러에 제공한다.

상기 전원컨트롤러는 수신 신호가 충전중단신호인지 여부를 판단하여 충전중단신호이면 스위치를 제어하여 충전단자와 배터리충전단자를 단락시킨다(S130)(S132)(S134).

즉 상기 전원컨트롤러는 충전중단신호가 입력되면 상기 포토 커플러에 스위치 오프 제어 신호를 출력한다(S130). 그러면, 포토 커플러는 스위치 오프 제어 신호를 스위치에 전달하며(S132), 이에 따라 스위치는 충전단자와 배터리충전단자를 단락시킨다(S134).

한편 상기 충전단자는 배관검사로봇이 출발하기 전에는 외부의 충전 회로의 전극봉과 접속되어 있으며 배관검사로봇이 출발하면 분리된다. 상기 전원컨트롤러는 외부로부터 내부 기기에 전원을 공급하도록 하는 전원 공급 신호가 통신모듈을 통하여 수신되면 시스템스위치로 스위치 온 제어 신호를 전송하여 배터리모듈이 내부 기기로 전원을 공급하도록 제어한다.

따라서 이와 같이 이루어지는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관검사로봇 충전시스템의 제어방법은 배관검사로봇이 런처파이프에 대기하고 있는 동안 계속해서 충전을 수행하므로, 상기 배관검사로봇의 운용시간을 최대로 늘릴 수 있다. 그 결과 그만큼 검사범위가 넓고, 또한 단락시 스파크가 발생하지 않아 안전하게 현장에서 적용할 수 있다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 배관검사로봇 충전시스템은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 - 배관검사로봇 10a - 비전모듈
10b - 걸림홈부 10c - 렌즈
10d - 홈부 11 - 배관
11a - 진출입구멍 13 - 스토플피팅
13a - 하부피팅편 13b - 상부피팅편
13c - 가지관부 15 - 샌드위치밸브
17 - 런처파이프 17a,17b - 플랜지부
19 - 밀폐캡 19b - 가이드하우징
19c - 케이싱 19d - 프레임
19e - 가이드구멍 19f - 지지커버
19m - 홀더구동부 20 - 인슐레이터
21 - 전극부 22 - 절연파이프
23 - 전극봉 24 - 코일스프링
25 - 고정덮개 26 - 다리부
35 - 회전부재 35a - 육각홈
37 - 구동기어 38 - 지지축
39 - 중간기어 41 - 제1 베벨기어
43 - 제2 베벨기어 45 - 전동축
47 - 피니언기어 49 - 랙 기어
51 - 승강 블록 53 - 핑거부재
55 - 록킹핀 55a - 가압부
55b - 선단경사면 55c - 가압경사면
57 - 스프링 101 - 충전단자
102 - 배터리충전단자 103 - 스위치
104 - 배터리모듈 105 - 시스템스위치
106 - 통신모듈 107 - 전원컨트롤러
108 - 하위제어기 109 - 포토 커플러

Claims

배관의 내부를 주행하면서 상기 배관의 이상 유무를 검사하는 배관검사로봇의 말단에 장착되며, 둘레에 걸림홈이 형성되고, 상부 중앙에 렌즈가 구비되며, 상기 렌즈를 중심으로 양측에 충전단자가 형성된 원통형 비전모듈(Vision module);
상기 배관검사로봇이 진입 및 회수되는 진출입구멍이 형성된 배관을 감싸며 설치되고, 상기 진출입구멍을 외부로 연통시키는 가지관부가 형성된 스토플피팅(Stopple fitting);
상기 스토플피팅의 가지관부에 연결되며, 상기 진출입구멍을 개폐하는 샌드위치밸브(Sandwich valve);
상기 배관검사로봇을 내부에 수용하며, 말단이 밀폐캡에 의해 밀폐되어 있는 런처파이프(Launcher pipe);
상기 밀폐캡에 설치되어 비전모듈을 내부에 수용하며, 상기 비전모듈에 형성된 걸림홈에 대해 진퇴하면서 체결 고정하는 록킹핀을 포함하는 가이드하우징(Guide housing);
상기 가이드하우징의 내부에 설치되며, 외부로부터의 조작에 의해 구동되어 비전모듈의 걸림홈에서 록킹핀을 분리하는 홀더구동부; 및
상기 가이드하우징의 내부에 구비되며, 링 형상으로 형성되어 비전모듈을 향해 돌출되는 한 쌍의 전극부가 형성되고, 상기 전극부의 내부에 절연파이프가 구비되어 상기 절연파이프의 내부에 충전단자와 접속되는 전극봉이 설치된 인슐레이터(Insulator);
를 포함하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 인슐레이터는 전극부의 상부에 설치되어 전극봉에 탄성을 부여하는 코일스프링; 및
상기 코일스프링의 이탈을 방지하기 위하여 상면에 설치된 고정덮개;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 인슐레이터는 비전모듈을 향해 방사형으로 돌출 형성된 다리부를 포함하며, 상기 다리부를 수용하는 홈부가 상기 비전모듈에 형성된 것을 특징으로 하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드하우징은 밀폐캡의 하부 중앙에 설치된 원통형 케이싱;
상기 케이싱의 하부에 고정되는 링의 형태를 취하며, 중심부를 기준으로 대칭을 이루는 가이드구멍을 구비한 프레임; 및
상기 가이드구멍에 삽입된 상태로 걸림홈에 대해 진퇴 가능한 록킹핀을 검림홈 측으로 탄성 지지하는 스프링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 홀더구동부는 밀폐캡의 외부로 노출되는 회전부재;
상기 밀폐캡의 하부에 회전 가능하게 설치되며, 상기 회전부재에 종동하여 회전하고 그 저면에 제1 베벨기어가 형성되어 있는 중간기어;
상기 제1 베벨기어와 치합하는 다수의 제2 베벨기어;
상기 각 제2 베벨기어의 중심축에 고정되며 중간기어의 반지름방향으로 연장된 전동축;
상기 전동축의 단부에 고정되는 피니언기어; 및
상기 피니언기어에 치합하며 피니언기어의 회전에 따라 직선운동하여 상기 록킹핀을 가압 이동시키는 랙 기어;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 충전단자와 배터리충전단자를 단락하거나 접속시키는 스위치;
상기 배터리충전단자를 구비하고 있으며 상기 충전단자와 배터리충전단자를 통하여 입력되는 전원으로 충전되는 배터리모듈;
상기 배터리모듈에서 공급되는 전원을 차단하거나 공급하는 시스템스위치; 및
충전진행신호가 입력되면 상기 스위치를 제어하여 충전단자와 배터리충전단자를 접속시키고, 충전중단신호가 입력되면 상기 스위치를 제어하여 충전단자와 배터리충전단자를 단락시키는 전원컨트롤러;
를 포함하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 스위치와 전원컨트롤러 사이에 위치하여 상기 전원컨트롤러로부터 스위치 온 제어 신호가 입력되면 상기 스위치에 스위치 온 제어 신호를 전달하고, 상기 전원컨트롤러에서 스위치 오프 제어 신호가 입력되면 상기 스위치에 스위치 오프 제어 신호를 전달하는 포토 커플러;
를 더 포함하는 배관검사로봇 충전시스템.
청구항 6에 있어서,
외부로부터 전송되는 충전진행신호 또는 충전중단신호를 수신하여 전원컨트롤러에 제공하는 통신모듈;
을 더 포함하는 배관검사로봇 충전시스템.