KR101819279B1

KR101819279B1 - 배관청소로봇

Info

Publication number: KR101819279B1
Application number: KR1020150067467A
Authority: KR
Inventors: 한경룡; 유호; 이재열; 서진호; 홍성호; 박정우; 최일섭; 이종득; 정명수
Original assignee: 주식회사 포스코; 한국로봇융합연구원
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2018-01-17
Also published as: CN106140746B; CN106140746A; KR20160134999A

Abstract

본 발명은 배관 내부에 투입되는 장치본체부; 상기 장치본체부에 연계되어 방사상으로 배치되고, 배관의 내부에 밀착되어 상기 장치본체부를 이동시키는 구동모듈부; 상기 장치본체부와 상기 구동모듈부 사이를 연결하되, 상기 장치본체부와 상기 구동모듈부에 회동 가능하게 설치되는 링크프레임부; 상기 장치본체부와 상기 링크프레임부의 사이에 설치되되, 일측이 상기 링크프레임부에 연결되어 상기 링크프레임부의 펼침각도를 조절하고 상기 구동모듈부를 배관으로 밀착시키는 구동력을 제공하는 가압구동부; 및, 상기 장치본체부에 회전 가능하고, 상하방향으로 회동 가능하게 장착되어 배관 내부에 형성된 이물질을 제거하는 청소모듈부;를 포함하고, 상기 가압구동부가 신장되는 방향으로 상기 링크프레임부가 펼쳐지면서 상기 링크프레임부에 설치된 상기 구동모듈부가 배관의 내주면을 가압하고, 상기 청소모듈부는, 상기 장치본체부의 전방부프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임; 상기 회전프레임에 상하방향으로 회동 가능하게 장착되는 회동프레임; 상기 회동프레임에 설치되고 배관의 내부의 이물질을 제거하는 청소툴; 및, 일측은 상기 회전프레임에 고정되고 타측은 상기 회동프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 회동프레임을 승강시키는 청소툴실린더;를 구비하고, 상기 청소툴은, 상기 회동프레임에 장착된 상태에서 상기 청소툴실린더의 구동력에 의해 이물질에 밀착되고, 상기 구동모듈부가 구동되면서 상기 청소툴을 진퇴시켜 고착된 이물질을 긁어내는 것을 특징으로 하는 배관청소로봇을 제공한다.

Description

배관청소로봇{ROBOT FOR CLEANING OF PIPE}

본 발명은 배관청소로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관 내부에 형성된 이물질의 청소를 원활하면서도 효율적으로 하는 배관청소로봇에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.

일반적으로 상하수도관, 도시가스관, 플랜트관과 같은 배관설비은 물, 유류, 액화가스 또는 그와 유사한 종류의 유체를 이송시켜줌으로써 설치 후 시간 경과로 노화나 부식에 의해 배관이 손상되거나, 도 1에 도시된 바와 같은 배관 내부에 고착된 이물질 등의 침전물로 인하여 배관의 통로가 좁아지며 종국에는 배관이 막히게 되는 문제점이 있다.

이러한 배관설비 불량 문제는 모두 심각한 상황을 가져오나 특히 설비용 가스배관 내부에 침착되는 다양한 형태의 침전물은 공급 가스의 효율 감소, 배관 내벽 부식의 가속화 등이 발생하며, 이를 방치할 경우 가스공급의 극단적 저하로 인한 생산 차질, 배관 벽의 파공으로 인한 누출과 같은 안전사고 발생 등으로 진행될 수 있다.

그러므로, 산업 현장에서는 배관설비에 대한 수시 또는 주기적인 점검이 수행되고, 최근 들어 로봇 기술을 이용한 로봇 검사시스템도 적용되고 있다.

특히, 제철소에서 사용하는 배관설비는 특성에 따라 청소가 필요한 경우가 많고, 내부 이물질에 의해 배관 부식이 빨리 진행되고 이로 인해 배관 수명이 단축면서 설비의 유지보수비용의 증가되기 때문에 배관 내부의 이물질을 효과적으로 제거할 필요성이 있다.

하지만, 현재 배관 청소는 인력작업이 가능한 직관 혹은 치공구로 이물질 제거가 가능한 배관에 대하여만 작업을 하고 있는 문제점이 있어, 청소 대상이 되는 배관의 적용범위가 매우 좁을 뿐만 아니라 청소 효율도 낮다는 문제점이 있다.

따라서, 배관 내부에 직접 진입하여 이물질을 제거하는 로봇이나 장치를 개발하여 청소 범위를 넓히고, 청소 효율도 높이고자 하는 시도는 많이 있었으나, 종래의 개발 로봇이나 장치의 경우 시스템이 복잡하고 작업자가 핸들링하기 무거운 경우다 대부분이어서 장치의 경량화기 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 배관청소로봇에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명은 일 측면으로서, 다양한 직경을 가지는 배관에 용이하게 적용될 수 있는 배관청소로봇을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 배관의 내주면을 강하게 압박하면서 배관의 내주면에 부착된 이물질을 강한 힘에 의해 제거할 수 있는 배관청소로봇을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 장치를 경량화하여 충분한 견인력을 확보할 수 있어 부착된 이물질을 강한 힘에 의해 제거할 수 있는 배관청소로봇을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 배관 내부에 투입되는 장치본체부; 상기 장치본체부에 연계되어 방사상으로 배치되고, 배관의 내부에 밀착되어 상기 장치본체부를 이동시키는 구동모듈부; 상기 장치본체부와 상기 구동모듈부 사이를 연결하되, 상기 장치본체부와 상기 구동모듈부에 회동 가능하게 설치되는 링크프레임부; 상기 장치본체부와 상기 링크프레임부의 사이에 설치되되, 일측이 상기 링크프레임부에 연결되어 상기 링크프레임부의 펼침각도를 조절하고 상기 구동모듈부를 배관으로 밀착시키는 구동력을 제공하는 가압구동부; 및, 상기 장치본체부에 회전 가능하고, 상하방향으로 회동 가능하게 장착되어 배관 내부에 형성된 이물질을 제거하는 청소모듈부;를 포함하고, 상기 가압구동부가 신장되는 방향으로 상기 링크프레임부가 펼쳐지면서 상기 링크프레임부에 설치된 상기 구동모듈부가 배관의 내주면을 가압하고, 상기 청소모듈부는, 상기 장치본체부의 전방부프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임; 상기 회전프레임에 상하방향으로 회동 가능하게 장착되는 회동프레임; 상기 회동프레임에 설치되고 배관의 내부의 이물질을 제거하는 청소툴; 및, 일측은 상기 회전프레임에 고정되고 타측은 상기 회동프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 회동프레임을 승강시키는 청소툴실린더;를 구비하고, 상기 청소툴은, 상기 회동프레임에 장착된 상태에서 상기 청소툴실린더의 구동력에 의해 이물질에 밀착되고, 상기 구동모듈부가 구동되면서 상기 청소툴을 진퇴시켜 고착된 이물질을 긁어내는 것을 특징으로 하는 배관청소로봇을 제공한다.

바람직하게, 가압구동부는, 상기 링크프레임부에 회동 가능하게 설치되는 힌지프레임; 상기 힌지프레임에 신축 가능하게 결합되는 실린더로드; 및, 상기 실린더로드를 신축시켜 상기 링크프레임부의 펼침각도를 조절하고, 상기 구동모듈부를 배관의 내부로 밀착시키는 가압실린더;를 포함할 수 있다.

바람직하게, 장치본체부는, 상기 청소모듈부가 회전 가능하게 장착되는 전방부프레임; 상기 전방부프레임에 고정되고, 길이방향으로 연장 형성되는 복수 개의 설치바; 상기 설치바가 관통 설치되고, 상기 링크프레임부가 회동 가능하게 설치되는 적어도 하나 이상의 고정브라켓;을 포함할 수 있다.

바람직하게, 링크프레임부는 상기 고정브라켓과 힌지축에 의해 회동 가능하게 설치되고, 상기 링크프레임부는, 상기 힌지축의 회전량을 감지하여 상기 링크프레임부의 펼침각도를 측정하는 펼침각 측정센서를 구비할 수 있다.

바람직하게, 링크프레임부는, 상기 장치본체부와 상기 구동모듈부의 사이를 회동 가능하게 연결하는 제1 링크프레임과 제2 링크프레임을 구비하고, 상기 제1 링크프레임은 상기 가압구동부의 제1 가압구동부재에 연결되어, 상기 제1 가압구동부재의 신축에 따라 상기 장치본체부에 대한 펼침각도가 조절되고, 상기 제2 링크프레임은 상기 제1 링크프레임과 이격 설치되고, 상기 제1 링크프레임과 연동되어 이동되면서 상기 장치본체부에 대한 펼침각도가 조절될 수 있다.

바람직하게, 가압구동부는, 상기 제1 링크프레임에 직결되어 상기 제1 링크프레임의 상기 장치본체부에 대한 펼침각도를 조절하는 제1 가압구동부재; 및, 상기 제2 링크프레임에 직결되어 제2 링크프레임의 상기 장치본체부에 대한 펼침각도를 조절하여 상기 제1 가압구동부재와 함께 추가적인 가압력을 제공하는 제2 가압구동부재;를 구비할 수 있다.

바람직하게, 청소모듈부는 상기 장치본체부에 회전 가능하고, 상하방향으로 회동 가능하게 장착될 수 있다.

삭제

바람직하게, 청소툴은, 배관의 다양한 내경에 대응되는 크기를 가지는 상이한 규격의 복수 개의 청소툴유닛을 포함하고, 상기 청소툴유닛은 배관에 내경에 따라 상기 회동프레임에 선택적으로 장착될 수 있다.

바람직하게, 청소툴유닛은, 배관의 내주면의 단면에 대응되는 형상의 단면을 가지도록 구비되어 배관에 부착된 이물질을 긁어내는 톱니가 형성된 툴본체; 상기 툴본체에 설치되고, 상기 톱니보다 돌출 형성되어 상기 툴본체의 이동을 가이드하는 캐스터유닛;을 구비할 수 있다.

바람직하게, 구동모듈부는, 탄성소재로 구성되는 무한궤도트랙과, 상기 무한궤도트랙의 측면에 구비되어 상기 무한궤도트랙의 내부공간을 밀폐하는 측면커버와, 상기 무한궤도트랙을 회전 구동하는 트랙구동모터 및, 상기 무한궤도트랙의 장력을 조절하는 장력조절기어를 구비할 수 있다.

바람직하게, 구동모듈부, 상기 링크프레임부 및, 상기 가압구동부는 상호 연계되면서 상기 장치본체부에 둘레방향으로 각각 복수 개가 제공되고, 복수 개의 상기 구동모듈부 및, 복수 개의 상기 가압구동부 중 적어도 어느 일측을 개별적으로 제어하는 제어모듈부;를 더 포함하는 배관청소로봇.

바람직하게, 제어모듈부는, 배관의 내경변화에 대응 가능하도록 각각의 상기 가압구동부를 개별적으로 제어하여, 각각의 상기 링크프레임부의 상기 장치본체부에 대한 펼침각도를 개별적으로 제어할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다양한 직경을 가지는 배관에 용이하게 적용될 수 있어 배관청소로봇의 설비가동효율이 향상될 수 있는 효과가 있다

본 발명의 일 실시예에 의하면, 배관의 내주면을 강하게 압박하면서 배관의 내주면에 부착된 이물질을 강한 힘에 의해 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 장치를 경량화하여 충분한 견인력을 확보할 수 있어 부착된 이물질을 강한 힘에 의해 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및, 도 2는 본 발명의 배관청소로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 배관청소로봇의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 배관청소로봇의 저면도이다.
도 5a 및, 도 5b는 본 발명의 배관청소로봇이 대구경의 배관의 청소를 위해 펼쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도 6a, 도 6b는 본 발명의 배관청소로봇이 소구경의 배관의 청소를 위해 접혀진 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 구성요소인 장치본체부, 링크프레임부 및, 직결식 유압구동부의 결합상세를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 구성요소인 구동모듈부의 상세를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 구성요소인 청소모듈부, 장치본체부의 결합상세를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 구성요소인 청소모듈부의 회동상태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 구성요소인 청소모듈부의 회전상태를 도시한 도면이다.
도 12는 배관의 다양한 내경에 대응되는 크기의 복수 개의 청소툴유닛을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배관청소로봇(10)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관청소로봇(10)은 장치본체부(100), 구동모듈부(200), 링크프레임부(300), 가압구동부(400) 및, 청소모듈부(500)를 포함하고, 추가적으로 제어모듈부(600)를 포함할 수 있다.

도 1 및, 도 2에 도시된 바와 같이, 배관청소로봇(10)은 배관 내부에 투입되는 장치본체부(100)와, 상기 장치본체부(100)에 연계되어 방사상으로 배치되고, 배관의 내부에 밀착되어 상기 장치본체부(100)를 이동시키는 구동모듈부(200)와, 상기 장치본체부(100)와 상기 구동모듈부(200) 사이를 연결하되, 상기 장치본체부(100)와 상기 구동모듈부(200)에 회동 가능하게 설치되는 링크프레임부(300)와, 상기 장치본체부(100)와 상기 링크프레임부(300)의 사이에 설치되되, 일측이 상기 링크프레임부(300)에 연결되어 상기 링크프레임부(300)의 펼침각도를 조절하고 상기 구동모듈부(200)를 배관으로 밀착시키는 구동력을 제공하는 가압구동부(400) 및, 상기 장치본체부(100)에 장착되어 배관 내부에 형성된 이물질을 제거하는 청소모듈부(500)를 포함할 수 있다.

도 1, 도 4, 도 5b 및, 도 6b에 도시된 바와 같이, 배관청소로봇(10)은 가압구동부(400)의 일측이 상기 링크프레임부(300)에 직결되어, 상기 가압구동부(400)가 신장되는 방향으로 상기 링크프레임부(300)가 펼쳐지면서, 상기 링크프레임부(300)에 설치된 상기 구동모듈부(200)가 배관의 내주면을 가압하는 지렛대 방식으로 구성될 수 있다.

가압구동부(400)는 일측이 상기 링크프레임부(300)에 직결되어, 상기 가압구동부(400)의 신축방향으로 상기 링크프레임부(300)를 가압하도록 구성될 수 있다.

이때, 링크프레임부(300)는 상기 가압구동부(400)에 의해 가압되면서 가압구동부(400)가 신장되는 방향으로 펼쳐지도록 구성될 수 있고, 링크프레임부(300)에 연계되어 펼쳐지는 구동모듈부(200)가 배관을 가압할 수 있다.

도 5a 내지 도 6b는 링크프레임부(300)의 펼쳐지고 접히는 상태를 명확히 표현하기 위해, 장치본체부(100)에 방사상으로 설치되는 복수 개의 구동모듈부(200) 중에서 상측과 하측에 설치된 구동모듈부(200)를 생략한 상태를 도시한 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 링크프레임부(300)가 펼쳐진 경우에는 대구경의 배관에 적용될 수 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 링크프레임부(300)가 접힌 경우에는 링크프레임부(300)가 장치본체부(100)에 거의 밀착되면서 소구경의 배관에 적용될 수 있다.

이에 따라, 다양한 직경을 가지는 배관에 용이하게 적용될 수 있어 배관청소로봇(10)의 설비가동효율이 향상될 수 있는 효과가 있다

도 7에 도시된 바와 같이, 가압구동부(400)는 힌지프레임(410), 실린더로드(430), 가압실린더(450)를 포함할 수 있다.

가압구동부(400)는 상기 링크프레임부(300)에 회동 가능하게 설치되는 힌지프레임(410)과, 상기 힌지프레임(410)에 신축 가능하게 결합되는 실린더로드(430) 및, 상기 실린더로드(430)를 신축시켜 상기 링크프레임부(300)의 펼침각도를 조절하고, 상기 구동모듈부(200)를 배관의 내부로 밀착시키는 가압실린더(450)를 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 링크프레임부(300)는 상기 고정브라켓(150)과 힌지축에 의해 회동 가능하게 설치되고, 상기 링크프레임부(300)는 상기 힌지축의 회전량을 감지하여 상기 링크프레임부(300)의 펼침각도를 측정하는 펼침각 측정센서(330)를 구비할 수 있다.

링크프레임부재(310)와 프레임고정부는 힌지축에 의해 고정될 수 있고, 힌지축에는 링크프레임부재(310)의 펼침각도를 측정하는 펼침각 측정센서(330)가 설치될 수 있다.

이때, 펼침각 측정센서(330)는 힌지축의 회전량을 감지하여 링크프레임부재(310)의 펼침각도를 측정할 수 있다.

링크프레임부(300)의 펼침각도는 상기 장치본체부(100)의 길이방향에 대해 10 ~ 80도의 범위에서 형성될 수 있다.

도 1, 도 2 및, 도 7에 도시된 바와 같이, 장치본체부(100)는 전방부프레임(110), 설치바(130), 고정브라켓(150)을 포함하고, 추가적으로 실린더브라켓(170) 및, 후방부프레임(190)을 포함할 수 있다.

도 1 및, 도 9에 도시된 바와 같이, 전방부프레임(110)은 장치본체부(100)의 전면에 배치되고, 청소모듈부(500)가 회전 가능하게 장착되는 부분이다.

전방부프레임(110)에는 고정프레임(111)을 구비하고, 카메라(113), 보조엘이디(115), 가스센서(117) 등이 장착될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임(510), 회동프레임(530), 청소툴(550), 청소툴실린더(570)가 함께 회전하더라도 회전프레임(510)의 내부에 설치되고, 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 고정된 고정프레임(111)은 회전되지 않을 수 있다.

이때, 작업자가 배관 내부의 상황을 직접 관찰하면서, 배관청소로봇(10)을 직관적으로 제어하기 위한 카메라(113)가 설치될 수 있다. 이때, 카메라(113)는 회전되지 않고, 회전프레임(510)의 내부에 설치되고, 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 고정된 고정프레임(111)에 설치되어 고정될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 카메라(113)에 의한 모니터링이 용이하도록 보조엘이디(115)가 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 설치될 수 있고, 배관 내부의 환경정보수집 및, 작업의 위험도를 판단하기 위한 가스센서(117)가 설치될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 장치본체부(100)는 상기 청소모듈부(500)가 회전 가능하게 장착되는 전방부프레임(110)과, 상기 전방부프레임(110)에 고정되고, 길이방향으로 연장 형성되는 복수 개의 설치바(130)와, 상기 설치바(130)가 관통 설치되고, 상기 링크프레임부(300)가 설치되는 적어도 하나 이상의 고정브라켓(150)을 포함할 수 있다.

고정브라켓(150)에는 링크프레임부(300)가 회동 가능하게 설치되는 프레임고정부가 형성될 수 있다.

링크프레임부(300)는 한 쌍의 링크프레임부재(310)로 구비될 수 있고, 고정브라켓(150)에는 한 쌍의 링크프레임부재(310)가 회동 가능하게 연결되는 한 쌍의 프레임고정부가 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 장치본체부(100)에는 설치바(130)의 후단이 고정되는 후방부프레임(190)이 추가적으로 구비될 수 있다.

고정브라켓(150)은 제1 고정브라켓(151)과 제2 고정브라켓(153)을 구비할 수 있고, 제1 고정브라켓(151)에는 제1 링크프레임(301)이 설치되고, 제2 고정브라켓(153)에는 제2 링크프레임(303)이 설치될 수 있다.

제1 고정브라켓(151)에는 설치바(130)가 관통 설치되고 제1 링크프레임(301)이 설치되고, 제2 고정브라켓(153)은 설치바(130)가 관통 설치되고 제2 링크프레임(303)이 설치될 수 있다.

장치본체부(100)에는 설치바(130)가 관통 설치되고, 가압구동부(400)가 설치되는 실린더브라켓(170)이 구비될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 설치바(130)에는 전방부프레임(110), 제1 고정브라켓(151), 제2 고정브라켓(153), 실린더브라켓(170) 및, 후방부프레임(190)이 일정한 간격으로 이격되면서 설치바(130)에 삽입될 수 있다.

이때, 설치바(130)의 일측 단부는 전방부프레임(110)에 삽입 고정되고, 설치바(130)의 타측 단부는 후방부프레임(190)에 삽입 고정될 수 있다.

이와 같이, 배관청소로봇(10)은 장치본체부(100)를 경량화하여 충분한 견인력을 확보할 수 있어 부착된 이물질을 강한 힘에 의해 제거할 수 있는 효과가 있다.

링크프레임부(300)는 상기 장치본체부(100)와 상기 구동모듈부(200)에 각각 회동 가능하게 설치되는 적어도 한 쌍의 링크프레임부재(310)로 구비될 수 있다.

링크프레임부(300)는 제1 링크프레임(301)과 제2 링크프레임(303)을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 링크프레임부(300)는, 상기 장치본체부(100)와 상기 구동모듈부(200)의 사이를 회동 가능하게 연결하는 제1 링크프레임(301)과 제2 링크프레임(303)을 구비할 수 있다.

제1 링크프레임(301)은 상기 가압구동부(400)의 제1 가압구동부재(401)에 연결되어, 상기 제1 가압구동부재(401)의 신축에 따라 상기 장치본체부(100)에 대한 펼침각도가 조절되고, 상기 제2 링크프레임(303)은 상기 제1 링크프레임(301)과 이격 설치되고, 상기 제1 링크프레임(301)과 연동되어 이동되면서 상기 장치본체부(100)에 대한 펼침각도가 조절될 수 있다.

도 3 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 가압구동부(400)는 제1 가압구동부재(401)를 포함하고, 추가적으로 제2 가압구동부재(403)를 포함할 수 있다.

가압구동부(400)는 제1 링크프레임(301)에 직결되는 제1 가압구동부재(401)로 구비될 수 있다.

그리고, 가압구동부(400)는 제1 링크프레임(301)에 직결되는 제1 가압구동부재(401)와, 상기 장치본체부(100)가 주행하는 배관의 하측방향에 형성된 구동모듈부(200)에 연결된 상기 제2 링크프레임(303)에 직결되어 상기 제1 가압구동부재(401)와 함께 추가적인 가압력을 제공하는 제2 가압구동부재(403)를 포함할 수 있다.

도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 청소모듈부(500)는 상기 장치본체부(100)에 회전 가능하고, 상하방향으로 회동 가능하게 장착될 수 있다.

도 9 및, 도 10에 도시된 바와 같이, 청소모듈부(500)는 회전프레임(510), 회동프레임(530), 청소툴(550), 청소툴실린더(570)를 포함할 수 있고, 추가적으로 회동센서(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있다.

청소모듈부(500)는 상기 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임(510)과, 회전프레임(510)에 회동 가능하게 장착되는 회동프레임(530)과, 상기 회동프레임(530)에 설치되고 배관의 내부의 이물질을 제거하는 청소툴(550) 및, 상기 일측은 상기 회전프레임(510)에 고정되고 타측은 상기 회동프레임(530)에 회동 가능하게 결합되어 상기 회동프레임(530)을 승강시키는 청소툴실린더(570)를 구비할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 청소모듈부(500)는 상기 장치본체부(100)에 회전 가능하게 장착될 수 있는데, 청소모듈부(500)의 회전프레임(510)은 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)을 기준으로 회전 가능한 구조로 연결되어 있다. 이를 위해, 후방에 모터가 설치될 수 있다.

장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임(510), 회동프레임(530), 청소툴(550), 청소툴실린더(570)가 함께 회전하더라도 회전프레임(510)의 내부에 설치되고, 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)에 고정된 고정프레임(111)은 회전되지 않을 수 있다.

회전프레임(510)과 회동 가능하게 연결되는 상기 회동프레임(530)의 연결되는 부분에는 상기 회동프레임(530)의 회동각도를 측정하는 회동센서(미도시)가 구비될 수 있다.

회전프레임(510)과와 회동프레임(530)은 힌지축에 의해 고정될 수 있고, 힌지축에는 회동프레임(530)의 회동각도를 측정하는 회동센서(미도시)가 설치될 수 있다.

이때, 회동센서(미도시)는 힌지축의 회전량을 감지하여 회동프레임(530)의 회동각도를 측정할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 청소모듈부(500)는 상하방향으로 회동 가능하게 장착될수 있는데, 회전프레임(510)을 기준으로 회동프레임(530)은 상하방향으로 회동되도록 연결될 수 있다.

배관의 관경에 따라 청소툴실린더(570)를 신축시켜 청소툴(550)의 위치를 조절할 수 있고, 청소툴실린더(570)의 구동력에 의해 청소툴(550)을 이물질에 밀착시키 수 있다.

청소툴(550)은 회동프레임(530)에 장착된 상태에서 이물질에 밀착시키되, 배관의 내주면과는 미세한 간격을 두고 배치될 수 있고, 구동모듈부(200)를 구동하여 청소툴(550)을 진퇴시켜 고착된 이물질을 긁어낼 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 청소툴(550)은, 배관의 다양한 내경에 대응되는 크기의 복수 개의 청소툴유닛을 포함하고, 청소툴유닛은 회동프레임(530)에 탈착 가능하게 제공될 수 있다.

청소툴(550)은 배관의 다양한 내경에 대응되는 크기를 가지는 상이한 규격의 복수 개의 청소툴유닛을 포함할 수 있고, 상기 청소툴유닛은 배관에 내경에 따라 상기 회동프레임(530)에 선택적으로 장착될 수 있다.

도 3 및, 도 12에 도시된 바와 같이, 청소툴유닛은 툴본체(551)와, 캐스트유닛(555)을 포함할 수 있다.

청소툴유닛은 배관의 내주면의 단면에 대응되는 형상의 단면을 가지도록 구비되어 배관에 부착된 이물질을 긁어내는 톱니(553)가 형성된 툴본체(551)와, 상기 툴본체(551)에 설치되고, 상기 톱니(553)보다 돌출 형성되어 상기 툴본체(551)의 이동을 가이드하는 캐스트유닛(555)을 구비할 수 있다.

청소툴유닛은 툴본체(551)의 배면으로 연장 형성된 청소툴암(557)이 회동프레임(530)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

툴본체(551)는 배관의 내주면의 곡률에 대응되는 곡률을 가지는 반달형상의 부재로 구비될 수 있고, 배관의 내주면 방향에는 복수 개의 톱니(553)가 형성될 수 있다.

툴본체(551)는 배관에 관경에 대응하여 크기가 커지면 이물질이 흡착될 가능성이 높은바, 툴본체(551)는 마찰력이 최소화되어 이물질의 흡착을 방지하는 테프론판재로 구비될 수 있다.

캐스트유닛(555)은 툴본체(551)에 설치되고 상기 톱니(553)보다 돌출 형성되어, 툴본체(551)가 배관의 내주면을 따라 이동하는 것을 가이드할 수 있다. 캐스트유닛(555)에 의해 툴본체(551)의 톱니(553)에 의해 제거된 이물질의 이송이 용이해 질 수 있다.

청소툴유닛이 배관에 형성된 이물질에 밀착된 상태에서 청소모듈부(500)의 회전프레임(510)을 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)을 기준으로 회전시키는 방식으로 고착된 이물질을 제거할 수 있다.

그리고, 도시되지는 않았으나, 툴본체(551)의 전방에는 선단부가 뾰족한 로드형태의 쐐기가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 구동모듈부(200)를 구동하여 배관에 고착된 이물질에 쐐기를 삽입시키는 방식에 의해 고착된 이물질을 제거할 수 있다.

또한, 쐐기가 고착된 이물질에 삽입된 상태에서 청소모듈부(500)의 회전프레임(510)을 장치본체부(100)의 전방부프레임(110)을 기준으로 회전시키는 방식으로 고착된 이물질을 제거할 수 있다.

복수 개의 상기 구동모듈부(200)가 배관의 내면에 대향되도록 배관의 둘레방향으로 배치될 수 있다.

도 1 및, 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 상기 구동모듈부(200)가 상기 장치본체부(100)의 둘레방향으로 배치되고, 적어도 한 쌍 이상의 구동모듈부(200)가 상기 장치본체부(100)를 중심으로 대향되게 배치될 수 있다.

한 쌍의 구동모듈부(200)는 장치본체부(100)의 저면에 대향되는 방향과 장치본체부(100)의 상면에 대향되는 방향에 각각 배치되고, 나머지 한 쌍의 구동모듈부(200)는 장치본체부(100)의 양측면에 대향하는 방향에 각각 배치될 수 있다.

구체적으로, 한 쌍의 구동모듈부(200)는 장치본체부(100)의 저면에 대향되는 하측방향과 장치본체부(100)의 상면에 대향되는 상측방향에 구동모듈부(200)가 각각 배치되고, 나머지 한 쌍의 구동모듈부(200)는 장치본체부(100)의 양측면에 대향되는 좌측방향과 우측방향에 각각 배치될 수 있다.

보다 바람직하게는, 도 5a 및, 도 5b에 도시된 바와 같이, 4개의 상기 구동모듈부(200)가 상기 장치본체부(100)의 둘레방향으로 90도의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

이와 같이, 대향되는 형태로 2 쌍의 구동모듈부(200)가 배치됨에 따라, 대향되게 배치되는 2쌍의 구동모듈부(200)에 의해 배관의 내주면을 강하게 압박하면서 이동할 수 있어 배관의 내주면에 부착된 이물질을 강한 힘에 의해 제거할 수 있는 효과가 있다.

도시되지는 않았으나, 4개의 상기 구동모듈부(200)가 상기 장치본체부(100)의 둘레방향으로 배치되고, 한 쌍의 구동모듈부(200)가 상기 장치본체부(100)의 저면에 대향되는 방향과 장치본체부(100)의 상면에 대향되는 방향에 상기 장치본체부(100)를 중심으로 대향되게 배치되고, 나머지 한 쌍의 구동모듈부(200)는 상기 장치본체부(100)의 양측면에 대향하는 방향에서 각각 하향되게 배치될 수 있다.

장치본체부(100)가 저면에 대향되는 방향에 배치되는 구동모듈부(200)와 장치본체부(100)의 양측면에 대향하는 방향에서 각각 하향되게 배치된 구동모듈부(200)가 장치본체부(100)의 하중을 함께 지지하도록 구성할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 구동모듈부(200)는, 탄성소재로 구성되는 무한궤도트랙(210)과, 상기 무한궤도트랙(210)의 측면에 구비되어 상기 무한궤도트랙(210)의 내부공간을 밀폐하는 측면커버(230)와, 상기 무한궤도트랙(210)을 회전 구동하는 트랙구동모터(250) 및, 상기 무한궤도트랙(210)의 장력을 조절하는 장력조절기어(270)를 구비할 수 있다.

무한궤도트랙(210)에는 배관의 내주면에 가압되어 접지력을 향상시키는 접지돌기가 연속적으로 형성될 수 있다.

가압구동부(400)에 의해 구동모듈부(200)의 무한궤도트랙(210)이 배관의 내주면과 밀착되면서 접지력을 확보할 수 있다.

도 1 및, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동모듈부(200), 상기 링크프레임부(300) 및, 상기 가압구동부(400)는 상호 연계되면서 상기 장치본체부(100)에 둘레방향으로 각각 복수 개가 제공되고, 복수 개의 상기 구동모듈부(200) 및, 복수 개의 상기 가압구동부(400) 중 적어도 어느 일측을 개별적으로 제어하는 제어모듈부(600)를 더 포함할 수 있다.

제어모듈부(600)는 장치본체부(100)에 방사상으로 배치되는 복수 개의 구동모듈부(200)을 개별적으로 제어하여 배관청소로봇(10)의 자세를 교정할 수 있다.

구동모듈부(200)는 독립적으로 속도제어가 가능하므로 동일한 복수 개의 구동모듈부(200)가 동일한 속도로 제어될 경우 자세변화 없이 전진과 후진이 가능하고, 구동모듈부(200)의 속도를 상이하게 제어하여 배관청소로봇(10)을 일측으로 회전시키는 방식 등에 의해 자세를 교정할 수 있다.

제어모듈부(600)는 배관의 내경변화에 대응 가능하도록 각각의 상기 가압구동부(400)를 개별적으로 제어하여, 각각의 상기 링크프레임부(300)의 상기 장치본체부(100)에 대한 펼침각도를 개별적으로 제어할 수 있다.

즉, 제어모듈부(600)를 통해 각각의 상기 링크프레임부(300)의 상기 장치본체부(100)에 대한 펼침각도를 개별적으로 조절하여 상기 장치본체부(100)가 상기 배관의 내면의 중심에 위치하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어모듈부(600)는 장치본체부(100)에 방사상으로 배치되는 복수 개의 가압구동부(400)를 개별적으로 제어하여, 배관의 내부에 고착된 이물질 등에 영향을 받지 않고, 배관청소로봇(10)을 배관의 내부의 중심에 센터링시킬 수 있다.

배관청소로봇(10)을 배관의 내부의 센터링시키는 것이 중요한 이유는 배관청소로봇(10)이 센터링의 청소효율에 영향을 미치기 때문이다.

또한, 제어모듈부(600)는 구동모듈부(200)와 가압구동부(400)에 전원과 압력을 제공하고, 배관청소로봇(10)을 제어할 수 있다.

제어모듈부(600)에는 배관청소로봇(10)으로 전원을 공급하는 전원공급모듈과, 가압구동부(400)에 공압 또는 유압을 제공하는 가압공급모듈을 구비할 수 있다.

먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10: 배관청소로봇 100: 장치본체부
110: 전방부프레임 111: 고정프레임
113: 카메라 115: 보조엘이디
117: 가스센서 130: 설치바
150: 고정브라켓 151: 제1 고정브라켓
153: 제2 고정브라켓 170: 실린더브라켓
190: 후방부프레임 200: 구동모듈부
210: 무한궤도트랙 230: 측면커버
250: 트랙구동모터 270: 장력조절기어
300: 링크프레임부 301: 제1 링크프레임
303: 제2 링크프레임 310: 링크프레임부재
330: 펼침각 측정센서 400: 가압구동부
401: 제1 가압구동부재 403: 제2 가압구동부재
410: 힌지프레임 430: 실린더로드
450: 가압실린더 500: 청소모듈부
510: 회전프레임 530: 회동프레임
550: 청소툴 551: 툴본체
553: 톱니 555: 캐스터유닛
557: 청소툴암 570: 청소툴실린더
600: 제어모듈부

Claims

배관 내부에 투입되는 장치본체부;
상기 장치본체부에 연계되어 방사상으로 배치되고, 배관의 내부에 밀착되어 상기 장치본체부를 이동시키는 구동모듈부;
상기 장치본체부와 상기 구동모듈부 사이를 연결하되, 상기 장치본체부와 상기 구동모듈부에 회동 가능하게 설치되는 링크프레임부;
상기 장치본체부와 상기 링크프레임부의 사이에 설치되되, 일측이 상기 링크프레임부에 연결되어 상기 링크프레임부의 펼침각도를 조절하고 상기 구동모듈부를 배관으로 밀착시키는 구동력을 제공하는 가압구동부; 및,
상기 장치본체부에 회전 가능하고, 상하방향으로 회동 가능하게 장착되어 배관 내부에 형성된 이물질을 제거하는 청소모듈부;를 포함하고,
상기 가압구동부가 신장되는 방향으로 상기 링크프레임부가 펼쳐지면서 상기 링크프레임부에 설치된 상기 구동모듈부가 배관의 내주면을 가압하고,
상기 청소모듈부는,
상기 장치본체부의 전방부프레임에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임;
상기 회전프레임에 상하방향으로 회동 가능하게 장착되는 회동프레임;
상기 회동프레임에 설치되고 배관의 내부의 이물질을 제거하는 청소툴; 및,
일측은 상기 회전프레임에 고정되고 타측은 상기 회동프레임에 회동 가능하게 결합되어 상기 회동프레임을 승강시키는 청소툴실린더;를 구비하고,
상기 청소툴은,
상기 회동프레임에 장착된 상태에서 상기 청소툴실린더의 구동력에 의해 이물질에 밀착되고, 상기 구동모듈부가 구동되면서 상기 청소툴을 진퇴시켜 고착된 이물질을 긁어내는 것을 특징으로 하는 배관청소로봇.
제1항에 있어서, 상기 가압구동부는,
상기 링크프레임부에 회동 가능하게 설치되는 힌지프레임;
상기 힌지프레임에 신축 가능하게 결합되는 실린더로드; 및,
상기 실린더로드를 신축시켜 상기 링크프레임부의 펼침각도를 조절하고, 상기 구동모듈부를 배관의 내부로 밀착시키는 가압실린더;를 포함하는 배관청소로봇.
제1항에 있어서, 상기 장치본체부는,
상기 청소모듈부가 회전 가능하게 장착되는 전방부프레임;
상기 전방부프레임에 고정되고, 길이방향으로 연장 형성되는 복수 개의 설치바;
상기 설치바가 관통 설치되고, 상기 링크프레임부가 회동 가능하게 설치되는 적어도 하나 이상의 고정브라켓;을 포함하는 배관청소로봇.
제3항에 있어서,
상기 링크프레임부는 상기 고정브라켓과 힌지축에 의해 회동 가능하게 설치되고,
상기 링크프레임부는,
상기 힌지축의 회전량을 감지하여 상기 링크프레임부의 펼침각도를 측정하는 펼침각 측정센서를 구비하는 배관청소로봇.
제1항에 있어서, 상기 링크프레임부는,
상기 장치본체부와 상기 구동모듈부의 사이를 회동 가능하게 연결하는 제1 링크프레임과 제2 링크프레임을 구비하고,
상기 제1 링크프레임은 상기 가압구동부의 제1 가압구동부재에 연결되어, 상기 제1 가압구동부재의 신축에 따라 상기 장치본체부에 대한 펼침각도가 조절되고,
상기 제2 링크프레임은 상기 제1 링크프레임과 이격 설치되고, 상기 제1 링크프레임과 연동되어 이동되면서 상기 장치본체부에 대한 펼침각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 배관청소로봇.
제5항에 있어서, 상기 가압구동부는,
상기 제1 링크프레임에 직결되어 상기 제1 링크프레임의 상기 장치본체부에 대한 펼침각도를 조절하는 제1 가압구동부재; 및,
상기 제2 링크프레임에 직결되어 제2 링크프레임의 상기 장치본체부에 대한 펼침각도를 조절하여 상기 제1 가압구동부재와 함께 추가적인 가압력을 제공하는 제2 가압구동부재;를 구비하는 배관청소로봇.
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제1항에 있어서, 상기 청소툴은,
배관의 다양한 내경에 대응되는 크기를 가지는 상이한 규격의 복수 개의 청소툴유닛을 포함하고,
상기 청소툴유닛은 배관에 내경에 따라 상기 회동프레임에 선택적으로 장착되는 배관청소로봇.
제9항에 있어서, 상기 청소툴유닛은,
배관의 내주면의 단면에 대응되는 형상의 단면을 가지도록 구비되어 배관에 부착된 이물질을 긁어내는 톱니가 형성된 툴본체;
상기 툴본체에 설치되고, 상기 톱니보다 돌출 형성되어 상기 툴본체의 이동을 가이드하는 캐스터유닛;을 구비하는 배관청소로봇.
제1항에 있어서, 상기 구동모듈부는,
탄성소재로 구성되는 무한궤도트랙과, 상기 무한궤도트랙의 측면에 구비되어 상기 무한궤도트랙의 내부공간을 밀폐하는 측면커버와, 상기 무한궤도트랙을 회전 구동하는 트랙구동모터 및, 상기 무한궤도트랙의 장력을 조절하는 장력조절기어를 구비하는 배관청소로봇.
제1항에 있어서,
상기 구동모듈부, 상기 링크프레임부 및, 상기 가압구동부는 상호 연계되면서 상기 장치본체부에 둘레방향으로 각각 복수 개가 제공되고,
복수 개의 상기 구동모듈부 및, 복수 개의 상기 가압구동부 중 적어도 어느 일측을 개별적으로 제어하는 제어모듈부;를 더 포함하는 배관청소로봇.
제12항에 있어서, 상기 제어모듈부는,
배관의 내경변화에 대응 가능하도록 각각의 상기 가압구동부를 개별적으로 제어하여, 각각의 상기 링크프레임부의 상기 장치본체부에 대한 펼침각도를 개별적으로 제어하는 배관청소로봇.