KR101202801B1 - 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물 외벽을 자동으로 세척해 주는 청소용 로봇의 세정장치에 관한 것으로, 특히 부품 설비수 저감으로 청소용 로봇의 중량감소와 전후 양방향으로 건물 외벽의 청소가 가능하게 이루어지는 건물 외벽 청소용 로봇의 세정장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 청소로봇의 이동유닛에 탑재되어 건물의 외벽이나 유리창에 세정액을 노즐을 통해 분사시키어 브러쉬 롤러를 이용하여 닦아내는 건물 외벽 청소용 로봇의 세정장치에 있어서, 상기 노즐(1)은 주 설치판(2)에 니플(3)을 매개로 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 중간 부위까지 연장 설치되고, 상기 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 각각은 상부롤러(5)와 이 상부롤러(5)에 접하는 하부롤러(6)로 이루어지고, 이 하부롤러(6)에는 모터(7)에 연결된 타이밍 벨트(8)와 연결되는 타이밍 풀리(9) 및 장력롤러(10)가 설치되어 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치{Bi-direction cleaning apparatus of robot for building outer wall cleaning}

본 발명은 건물 외벽을 자동으로 세척해 주는 청소용 로봇의 세정장치에 관한 것으로, 특히 부품 설비 수 저감으로 청소용 로봇의 중량감소와 전후 양방향 이동으로 건물 외벽의 청소가 가능하게 이루어지는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치에 관한 것이다.

최근 고층건물은 더욱 높아져 가고 건물의 규모도 상당히 대형화로 커지고 있는 추세이다.

이러한 고층의 건물의 외벽이나 유리창을 청소하기 위해 종래에는 건물의 옥상에 매달린 로프에 청소하는 작업자에 의존하거나 곤돌라를 이용하여 작업자가 청소작업을 수행하였으나, 작업자가 건물의 외벽이나 유리창을 직접 청소하는 방식은 많은 작업인력과 청소작업의 장시간 소요, 작업위험 부담이 크고 안전사고의 위험이 항상 수반되었다.

이와 같은 작업자에 의한 건물의 외벽이나 유리창 청소 문제점을 감안하여 건물 외벽이나 유리창을 자동으로 청소하는 청소용 세정로봇이 다양하게 제안되었는데, 그 중 대한민국 공개특허 제2001-50110호는 건물 외벽과 유리창 청소 로봇으로서 하우징과, 이 하우징에 내장되어 건물 외벽이나 유리창에 형성된 가이드 레일을 따라 이동하는 유닛박스 및, 이 유닛박스에 설치되어 건물 외벽이나 유리창에 접촉한 상태에서 수성세제와 세척수를 순차적으로 분사하여 청소하는 클리닝 장치 등이 설치되어 있으나, 이 클리닝 장치의 구성이 복잡하고 청소작업 수행 중에 발생하는 세척수의 회수도 원활하지 않은 문제점이 있었다.

또한, 본 출원인에 의해 제안된 대한민국 특허출원 제2011-7842호는 건물 외벽 청소용 세정장치로서 이동유닛에 탑재되어 이 이동유닛에 의해 이동되면서 세정액을 공급하는 노즐과, 청소된 세정액을 흡입하는 1차 흡입 석션부, 세정액을 닦아내는 메인 브러쉬 롤러, 세정액을 재차 흡입 회수하는 2차 흡입 석션부 및 세정액을 최종적으로 닦아내는 물기제거용 스키징 와이퍼(19)로 이루어진 구조로 되어 있음에 따라 세정하기 위한 부품 수들의 증가로 중량감소가 요청되고, 더욱이 물과 세정액을 분사하는 노즐이 작업의 첫 단에 배치됨에 따라 이동유닛의 전후진 이동시 양방향으로 청소가 불가능한 단점을 지니고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 건물 외벽이나 유리창 청소시 청소용 이동유닛의 전후진 방향 이동시에도 양방향 청소가 가능하면서 구조의 단순화로 중량감축이 이루어지는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공지의 이동유닛에 탑재되어 이 이동유닛에 의해 이동하면서 건물의 외벽이나 유리창에 물과 세제가 섞인 세정액을 노즐을 통해 분사시키어 브러쉬 롤러를 이용하여 닦아내는 건물 외벽 청소용 로봇의 세정장치에 있어서, 상기 노즐은 주설치판에 니플을 매개로 전후 브러쉬 롤러부의 중간부위까지 연장설치되고, 상기 전후 브러쉬 롤러부의 각각은 상부롤러와 이 상부롤러에 접하는 하부롤러로 이루어지고 이 상기 하부롤러에는 모터에 연결된 타이밍 벨트와 연결되는 타이밍 풀리들이 설치되어 이루어진 구조로 되어 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치는 부품수의 저감으로 경량화를 추구할 수 있으며, 건물 외벽이나 유리창에서 양방향 전후 이동시에도 청소가 가능할 뿐 아니라, 청소시 물과 세제가 섞인 세척수의 외부 비산을 저감시키어 보다 깨끗한 세정작업이 이루어진다.

도 1은 건물 외벽 청소용 로봇에 적용되는 본 발명에 따른 양방향 세정장치의 평면도,
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 1의 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 상부롤러의 확대 평면도,
도 5 (A)와 (B)는 건물 외벽 청소용 로봇의 진행방향에 따른 양방향 상,하부 롤러의 구동상태를 보여주는 도면들이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 건물의 외벽이나 유리창을 자동으로 청소해 주는 공지 청소용 로봇의 이동유닛에 탑재되어 이 이동유닛에 의해 이동하면서 건물의 외벽이나 유리창을 세정액으로 깨끗하게 세척해 주는 무인화 청소설비에서 세정액을 분사하면서 청소된 세정액을 회수하는 세정장치이다.

본 발명은 공지 청소로봇의 이동유닛에 탑재되어 건물의 외벽이나 유리창에 세정액을 노즐을 통해 분사시키어 브러쉬 롤러를 이용하여 닦아내는 건물 외벽 청소용 로봇의 세정장치에 있어서, 상기 노즐(1)은 주 설치판(2)에 니플(3)을 매개로 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 중간 부위까지 연장 설치되고, 상기 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 각각은 상부롤러(5)와 이 상부롤러(5)에 접하는 하부롤러(6)로 이루어지고, 이 하부롤러(6)에는 모터(7)에 연결된 타이밍 벨트(8)와 연결되는 타이밍 풀리(9) 및 장력롤러(10)가 설치되어 있다.

그리고 상기 주 설치판(2)에 설치된 니플(3)은 도면에 도시되지 않은 공지의 워터 펌프로부터 세정액을 노즐(1)들로 제공하는 역할을 하고, 상기 노즐(1)들은 주 설치판(2)의 하부쪽에서 양쪽으로 등간격으로 이격 설치되어 있다.

한편, 상기 노즐(1)들을 기준으로 앞뒤에 설치되어 사이드 브라켓트(11)에 장착되는 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 하부 롤러(6)에는 각각의 모터(7)에서 발생된 동력이 타이밍 벨트(8)와 타이밍 풀리(9)를 통하여 전달되는데, 이 하부 롤러(6)에 상부 롤러(5)가 서로 접하고 있는 관계로 이들 상하부 롤러(5,6)들은 서로 반대방향으로 회전하도록 되어 있다.

또한, 상기 모터(7)에 연결된 타이밍 벨트(8)와 하부 롤러(6)에 설치된 타이밍 풀리(9)및 장력 롤러(10)을 감싸 보호하는 안전커버(12)가 사이드 브라켓트(11)에 장착되어 있다.

여기서 상기 상부롤러(5)는 사이드 브라켓트(11)에 부착되면서 베어링(13)에 의해 부드럽게 회전하고, 상기 하부롤러(6)는 주 설치판(2)에 설치된 모터(7)에 구동에 의해 타이밍 풀리(9)와 타이밍 벨트(8) 및 장력롤러(10)로 연결되어 회전운동을 하도록 되어 있다.

그리고 상기 하부롤러(6)의 외부는 세척액과 같은 액체의 흡수에 유리한 스폰지(14)가 외경에 부착되어 있기 때문에 모터(7) 구동에 의해 상기 하부롤러(6)의 회전으로 노즐(1)에서 분사된 물과 세제를 흡수하면서 건물 외벽과 유리창을 세척하게 되는데, 오염도가 크지 않은 유리창의 경우 이 하부롤러(6) 만으로도 청소가 가능함은 물론이다.

상기 하부롤러(6)의 회전과 함께 접촉되어 있는 상부롤러(5)는 이 하부롤러(6)의 회전방향과 반대방향으로 자유회전이 가능한바, 이들의 회전동작은 도 5 (A)와 (B)에 자세히 도시되어 있기 때문에 자세한 설명은 생략한다.

상기 상부롤러(5)에는 도 4에 도시된 바와 같이 롤러의 축방향을 따라 일정한 깊이의 회수홈(15)이 나선상으로 가공되어 있으며, 이 회수홈(15)에는 다수의 회수배관(16)들이 형성되어 있다. 상기 회수배관(16)을 롤러축의 중심방향으로 가공되어 배치되는 롤러 중공 파이프(17)에 연결되어 있으며, 이 롤러 중공 파이프(17)의 끝단에는 공지의 진공펌프에 연결되는 로터리 조인트(18)가 연결되어 있다.

이에 따라 상부롤러(5)와 하부롤러(6)의 접촉 회전시 하부롤러(6)의 외경부에 장착된 스폰지(14)가 도 5 (A), (B)와 같이 압축되면 상부롤러(5)의 회수배관(16)을 따라 흡수되어 있던 세척수가 짜지면서 롤러 중공 파이프(17)에 연결된 로타리 조인트(18)를 통하여 공지의 진공펌프를 이용하여 이 청소된 세척수를 흡입 회수하게 된다.

한편, 본 발명에서는 청소와 물기제거를 효과적으로 극대화하기 위해 도 5 (A)와 같이 공지의 청소유닛이 화살표 (가)방향으로 이동할 때 앞쪽 전 브러쉬 롤러부(4a) 쪽으로 노즐(1)에서 세척수가 분사되는데, 이때 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)는 동일하게 회전하게 된다.

따라서 앞쪽 전 브러쉬 롤러부(4a)가 세척수를 청소하면서 닦아내는 역할을 수행하게 되고, 뒤쪽에 쫓아오는 후 브러쉬 롤러부(4b)는 물기를 제거하면서 추가로 세척된 세척수를 회수하게 된다.

이와 반대로 도 5 (B)와 같이 공지의 청소유닛이 화살표 (나)방향으로 이동할 때 뒤쪽 후 브러쉬 롤러부(4b) 쪽으로 노즐(1)에서 세척수가 분사되는데, 이때에는 뒤쪽 후 브러쉬 롤러부(4b)가 세척수를 청소하면서 닦아내는 역할을 수행하게 되고, 이에 쫓아오는 전 브러쉬 롤러부(4a)가 물기를 제거하도록 작용하게 된다.

이 같이 본 발명에 따른 양방향 세정장치는 동일한 구조를 노즐(1)을 기준으로 전후 브러쉬 롤러(4a,4b)가 대칭으로 설치됨에 따라 전후, 즉 양방향 이동시 청소가 가능할 뿐만 아니라, 상기 노즐(1)에서 세척수를 분사할 때에는 외벽이나 유리창에 직접 분사하는 것이 아니라 하부롤러(6)의 스폰지(14)에 분사하여 청소함에 따라 세척수의 비산을 방지할 수도 있다.

또한, 무인화 건물 외벽 청소용 로봇에서 중요한 매개로 작용하는 것이 장비의 중량이기 때문에 본 발명에서는 물과 세제사용을 최소화하면서 구조의 단순화로 자체 중량을 감소시켜 장착할 수 있는 세정장치를 구현한 것이다.

1 : 노즐, 2: 주 설치판,
3 : 니플, 4a,4b : 브러쉬 롤러부,
5 : 상부롤러, 6 : 하부롤러,
7 : 모터, 8 : 타이밍 벨트,
9 : 타이밍 풀리, 10 : 장력롤러,
11 : 사이드 브라켓트, 12 : 안전커버,
13 : 베어링, 14 : 스폰지,
15 : 회수홈, 16 : 회수배관,
17 : 롤러 중공 파이프, 18 : 로터리 조인트.

Claims (5)

1. 청소로봇의 이동유닛에 탑재되어 건물의 외벽이나 유리창에 세정액을 노즐을 통해 분사시키어 브러쉬 롤러를 이용하여 닦아내는 건물 외벽 청소용 로봇의 세정장치에 있어서,
   상기 노즐(1)은 주 설치판(2)에 니플(3)을 매개로 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 중간 부위까지 연장 설치되고, 상기 전후 브러쉬 롤러부(4a,4b)의 각각은 상부롤러(5)와 이 상부롤러(5)에 접하는 하부롤러(6)로 이루어지고, 이 하부롤러(6)에는 모터(7)에 연결된 타이밍 벨트(8)와 연결되는 타이밍 풀리(9) 및 장력롤러(10)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부롤러(5)는 사이드 브라켓트(11)에 부착되면서 베어링(13)에 의해 자체적으로 회전하고, 상기 하부롤러(6)와 접하여 설치된 것을 특징으로 하는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 상부롤러(5)에는 롤러의 축방향을 따라 일정한 깊이의 회수홈(15)이 나선상으로 가공되어 있으며, 이 회수홈(15)에는 다수의 회수배관(16)들이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 회수배관(16)은 롤러축의 중심방향으로 가공되어 배치되는 롤러 중공 파이프(17)와 로터리 조인트(18)에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 모터(7)에 연결된 타이밍 벨트(8)와 타이밍 롤러(9)및 장력롤러(10)은 안전커버(12)에 의해 감싸져 보호되는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 청소용 로봇의 양방향 세정장치.

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