KR101320615B1 - 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창문의 일 측면에 배치되며 자석 또는 자성체를 포함하는 제1 마그네틱 모듈을 내장하고 있는 제1 청소유닛과; 상기 제1 청소유닛이 배치된 창문의 반대 측면에 배치되며 상기 제1 청소 유닛의 제1 마그네틱 모듈과 자기적 인력이 발생할 수 있도록 자석 또는 자성체를 포함하는 제2 마그네틱 모듈이 내장된 제2 청소유닛;으로 이루어져 상기 제1, 제2 청소유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착되어 함께 이동하면서 창문의 일면 또는 양면을 닦아주는 창문 청소용 장치에 관한 것이다. 본 발명의 특징에 의하면, 상기 제1 청소유닛에는 상기 제1 마그네틱 모듈을 상기 제2 마그네틱 모듈과 근접하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시키는 마그넷 이동모듈과; 하나 이상의 센서를 포함하고 상기 센서로부터 검출된 정보를 제공하는 센서 모듈 및; 상기 센서 모듈에서 제공되는 정보를 이용하여 상기 마그넷 이동모듈의 구동을 제어하는 제어 모듈;을 포함한다. 이러한 본 발명의 창문 청소 장치에 따르면 다양한 창문의 두께에 따라 자석 사이의 간격을 능동적으로 조절하여 자기적 인력을 적절한 크기로 유지시킴으로써 청소 유닛의 안정적인 이동이 가능하고 항상 일정한 힘으로 창문을 닦아 줄 수 있어 원활한 청소가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

Description

자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치 및 그 제어 방법 {WINDOW CLEANNING APPARATUS WITH CAPABILITY OF ADJUSTING MAGNETIC ATTRACTIVE FORCE}

본 발명은 자석 등이 내장된 한 쌍의 청소 유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 이동하면서 창문의 실외면 또는 양면 모두를 동시에 닦아주는 자력 부착식 창문 청소용 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은, 상기와 같은 창문 청소용 장치를 창문 표면에 밀착 설치된 상태에서 이동시킴에 있어 창문의 두께에 따라 자기력을 능동적으로 조절할 수 있도록 함으로써 다양한 창문 두께에 대응하여 항상 일정한 힘으로 청소가 이루어질 수 있으며, 특히 창문 청소 장치의 실 사용시 예기치 못한 외부 충격 등으로 인해 청소 유닛이 창문에서 이탈하여 추락하는 사고를 미연에 방지할 수 있는 개선된 창문 청소용 장치에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 벽면에 설치된 유리 창문들은 오랫동안 방치하게 되면 외부의 먼지, 공해, 빗물 등의 영향으로 쉽게 오염되어 지저분해지게 되므로 건물의 외벽에 설치된 창문들의 경우 적정한 주기로 자주 닦아 주어야만 채광성과 미감을 일정한 수준으로 유지할 수 있다. 하지만, 이러한 창문 닦기 작업에 있어서 사람의 손이 닿는 안쪽 면의 경우에는 걸레 등을 이용하여 비교적 용이하게 청소할 수 있지만 사람의 손이 잘 닿지 않는 바깥쪽 면의 경우에는 청소 작업이 매우 번거롭고 어려우므로 더러운 창문을 그대로 방치해 두고 있는 실정이다. 특히, 고층 아파트의 베란다 창문과 같은 경우에 있어서 사람이 창문의 바깥쪽 면을 닦기 위해서는 몸을 내밀어 밖을 내다보며 창문을 닦아야 하는바, 청소의 불편함은 물론 안전상으로도 상당히 위험하다는 문제가 있으며, 이에, 보다 편리하고 안전하게 창문을 닦을 수 있는 다양한 창문 닦기 기구들이 개발되어 왔다.

이러한 창문 닦기 기구들로서 현재 가장 편리하게 이용되고 있는 것들은 자석을 이용하여 유리창의 양 측면을 건물의 내측에서 청소할 수 있게 하는 이른바 자석식 양면 유리창 청소기구라 할 수 있다. 상기와 같은 기존의 양면 유리창 청소 기구의 구성을 보게 되면, 각 제품에 따라 세부 구성에는 다소 차이가 있지만 기본적으로 자석이 내장된 한 쌍의 청소구를 창문의 실내, 외측면에 각각 위치시켜 자석의 자력에 의해 서로 부착을 유지한 상태에서 사용자가 실내측의 유리 청소구를 잡고 창문 표면을 따라 이동시키면서 닦아주면, 자석의 자력에 의해 실외면의 유리 청소구가 실내면의 청소구를 따라 함께 이동함으로써 유리창의 실내외 면의 세척 작업이 동시에 이루어질 수 있도록 구성되어있다.

이와 같이 자석을 이용하여 창문의 실내면 또는 양면을 동시에 닦을 수 있도록 한 창문 청소구는 현재 다양한 형태로 개발되어 있으며, 이러한 자석식 유리창 청소기구는 예컨대 대한민국 특허등록 제550279호, 특허공개번호 제10-2006-0085274호, 실용신안등록 제0305524호를 비롯한 다수의 문헌에서 쉽게 확인할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 자석식 유리 청소구는 외부로 나가지 않고도 창문의 실외측 면을 청소할 수 있다는 장점이 있으나, 사람이 직접 손잡이를 잡고 몸체부를 힘을 주어 이동시켜 청소하도록 되어 있으므로 사용상 불편한 점이 있는 것은 물론, 사용자가 청소구를 이동시키기 위해 힘을 가함에 있어 유리면과 평행하게 힘을 주지 못할 경우 바깥쪽 청소구가 창문으로부터 자주 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 청소시 한번 창문 위를 지나가는 것만으로 청소가 이루어지는 것이므로 창문에 고착된 묵은 때를 말끔하게 청소하기 어렵다는 단점이 있으며, 아울러 사람의 손이 닿지 않는 높은 위치의 창문 부위의 경우에는 사다리나 의자 등을 이용하여 올라가 청소해야만 하는 불편함도 가지고 있었다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 종래의 자석식 유리 청소구의 문제점을 개선하고자 자동으로 창문 위를 이동해 가면서 청소 작업을 해 줄 수 있는 자동 창문 닦기 로봇을 개발하였으며, 이는 대한민국 특허등록 제10-1003486호 및 10-0987121호를 통해 등록된 바 있다. 상기 선등록 발명에 따른 창문닦기 로봇에 의하면 실내외 로봇 유닛에 각각 자석 또는 자성체가 내장된 구동휠을 채용하고 상기 구동휠 간의 자기적 인력(引力)을 마찰 구동에 필요한 수직력(normal force)으로 활용함으로써 창문 위 표면에 밀착된 상태에서 이동해 가면서 자동으로 창문 청소 작업이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 본 발명자의 선등록 발명에 따르면 지면에 수직인 창문 표면에서도 구동휠에 의해 자동으로 이동할 수 있는 메커니즘이 제공됨으로써 기존에 사용자가 청소구를 잡고 직접 이동시키면서 창문을 닦아야 했던 불편함을 해소하고 창문 청소가 효과적으로 이루어질 수 있게 되는 장점이 있었다.

그러나, 본 발명자가 상기와 같은 선등록 발명의 실용화를 위해 제품 개발을 진행하던 중 상기 선등록된 창문닦기 로봇은 실제로 제품화될 경우 사용 편의성 및 안전성의 측면에서 개선이 필요한 점이 발견되었다.

즉, 전술한 바와 같이 자석의 자기적 인력에 의해 창문에 대한 부착력을 유지하는 자석식 청소 장치의 경우 자기력이 약하게 되면 창문 표면으로부터 이탈되어 추락할 수 있으며, 이 경우 제품 파손은 물론 큰 인명 사고로 이어질 수 있는바 안전을 고려하여 충분히 강한 자석을 사용하여야 한다. 그런데, 창문에 사용되는 유리 두께는 그 구조(단일창인지 이중창인지 여부, 사용된 유리의 두께 등)에 따라 매우 큰 편차가 있는바, 기존 창문 청소구는 이와 같이 다양한 두께에 대응하여 자석 사이의 일정한 힘을 적절하게 유지시켜 주는 것이 불가능하다는 단점이 있었다.

따라서, 기존의 자석을 이용한 창문 청소구에 따르면, 창문 두께가 얇을 경우에는 청소 유닛이 창문에 밀착되는 힘이 너무 강하여 원활한 구동이 어려울 뿐 아니라 청소 유닛을 창문 양면에 부착하는 과정에서 급작스러운 압착 및 충격에 의해 유리의 깨짐이 발생할 수 있는 우려가 있으며, 창문 두께가 두꺼울 경우에는 청소 유닛 간의 자력 및 밀착력이 약해 창문에 부착 또는 운행이 불가능하거나 미약한 충격 등에 의해서도 추락이 발생할 수 있는 문제가 있었다.

또한, 기존의 자석을 이용한 창문 청소구의 경우, 청소 유닛을 창문에 고정하는 별도의 장치를 사용하지 않고 주로 청소 유닛 간의 자기적 인력에 의존하여 자착식으로 부착이 이루어지는 것이기 때문에, 외부 요인에 의해 양 청소 유닛 사이에 작용하는 자기적 인력에 감소가 발생할 경우 청소 유닛이 부착력을 잃고 이탈되어 추락할 수 있는 위험이 있었다. 즉, 창문 청소구를 사용하는 도중 외부로부터 예기치 못한 충격(바람, 보행자와의 접촉 등)이 있거나, 창문 표면의 돌출(예컨대 스티커가 부착된 경우)등에 의해 운행 중 양 청소 유닛 간의 자기적 인력에 순간적으로 감소가 발생할 수 있는 요인이 상당히 많이 있으며, 이와 같은 경우 청소 유닛이 창문으로부터 이탈되어 아래로 낙하할 수 있는 문제가 있는바 제품의 실용화를 위해서는 이에 대한 기술적 해결이 매우 중요한 문제로 지적되어 왔다.

상기와 같은 안전상의 문제에 대하여, 기존의 자석을 이용한 창문 청소구에서도 다양한 방식으로 낙하 방지용 안전 장치를 보충하고 있었으며, 이러한 낙하 방지 장치의 예로는, 예컨대 등록실용신안 제20-0305524호에 기재된 것과 같이 실외측 청소기에 안전끈 고리를 구비하고 이를 창틀 등에 고정하여 추락시 지상으로 떨어지지 않고 매달릴 수 있도록 하거나, 진공 펌프 및 흡착판을 구비하고 흡착판의 흡입 압력을 통해 자석의 부착력을 보강하는 방식 등이 적용되고 있었다.

그러나, 상기와 같은 안전끈 고리 방식의 경우 비교적 단순한 구조로서 적용이 용이한 면은 있으나 이는 단순히 추락이 발생한 창문 청소구가 지상으로 떨어지지 않도록 중간에서 잡아 주는 것으로서, 안전끈이 상당한 길이를 가짐에 따라 낙하시 창문 청소구가 아래층 벽면 또는 유리창 면에 부딪혀 파손을 일으킬 수 있으며, 파손된 창문 청소구의 파편 및 유리 조각이 비산하여 지상의 보행자에게 큰 부상을 유발할 수 있는 위험이 있었다.

또한, 진공 펌프 및 흡착판을 이용한 방식의 경우, 복잡한 추가 장치가 구비됨에 따라 제조 비용 및 중량의 증가가 있으며, 흡착판의 흡입시에는 기기가 자유롭게 움직일 수 없으므로 창문 위를 이동하며 세척하는 창문 청소구에는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 이를 해소하고자 개발된 것으로서, 구체적으로 본 발명은 다양한 창문의 두께에 따라 자석 사이의 간격을 능동적으로 조절하여 자기적 인력을 적절한 크기로 유지시킴으로써 청소 유닛의 안정적인 이동이 가능하고 항상 일정한 힘으로 창문을 닦아 줄 수 있어 원활한 청소가 이루어질 수 있는 개선된 창문 청소 장치를 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 사용 도중 외부로부터 예기치 못한 충격에 의해 청소 유닛이 창문으로 이탈되어 낙하할 수 있는 위험이 발생한 경우 자석 간의 거리 조절을 통해 자력의 세기를 증가시킴으로써 안전 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 청소 유닛의 이탈 위험성을 힘 센서와 홀 센서의 조합을 통해 청소 유닛 간의 간격이 멀어지기 이전에 미리 예측하여 즉각적인 안전 프로세스를 가동함으로써 매우 우수한 안전성을 보장할 수 있는 창문 청소 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는, 창문의 일 측면에 배치되며 자석 또는 자성체를 포함하는 제1 마그네틱 모듈을 내장하고 있는 제1 청소유닛과; 상기 제1 청소유닛이 배치된 창문의 반대 측면에 배치되며 상기 제1 청소 유닛의 제1 마그네틱 모듈과 자기적 인력이 발생할 수 있도록 자석 또는 자성체를 포함하는 제2 마그네틱 모듈이 내장된 제2 청소유닛;으로 이루어져 상기 제1, 제2 청소유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착되어 함께 이동하면서 창문의 일면 또는 양면을 닦아주는 창문 청소용 장치에 관한 것으로서, 상기 제1 청소유닛에는 상기 제1 마그네틱 모듈을 상기 제2 마그네틱 모듈과 근접하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시키는 마그넷 이동모듈과; 하나 이상의 센서를 포함하고 상기 센서로부터 검출된 정보를 제공하는 센서 모듈 및; 상기 센서 모듈에서 제공되는 정보를 이용하여 상기 마그넷 이동모듈의 구동을 제어하는 제어 모듈;을 포함함으로써 자기적 인력의 조정이 가능하게 구현된 창문 청소 장치를 특징적인 구성으로서 제공한다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 창문 청소 장치에 있어서, 상기 센서 모듈은 외부에서 작용하는 힘의 세기를 검출할 수 있도록 힘센서 또는 압력센서를 포함하는 제1 센서부와; 상기 제1 청소유닛의 제1 마그네틱 모듈로부터의 자력의 세기를 검출할 수 있도록 자기센서를 포함하는 제2 센서부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 이 역시 본 발명이 제공하는 주요한 구성상의 특징 중의 하나이다. 이때, 상기 제1 센서부는 로드셀을 포함하여 구성될 수 있으며, 제2 센서부는 홀 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 본 발명의 창문 청소 장치를 제어하는 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 제1 센서부에 의해 검출된 힘센서 또는 압력센서의 값과 기준치를 비교하여 설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 마그넷 이동모듈을 가동하여 제1 마그네틱 유닛을 제2 마그네틱 유닛에 접근하는 방향으로 이동시키는 1차 비상구동 단계와; (b) 상기 1차 비상구동 단계 후, 상기 제2 센서부에 의해 검출된 자기센서 값이 설정된 값 이내에 들도록 상기 마그넷 이동모듈을 가동하여 제1 마그네틱 유닛을 제2 마그네틱 유닛에 접근 또는 이격되는 방향으로 이동시키는 2차 조절구동 단계;를 포함하여 이루어지는 창문 청소 장치의 제어 방법을 본 발명에 대한 또 다른 형태로서 제공한다.

이상과 같은 본 발명의 창문 청소 장치 및 제어 방법에 따르면, 다양한 창문의 두께에 따라 자석 사이의 간격을 능동적으로 조절하여 자기적 인력을 적절한 크기로 유지시킴으로써 청소 유닛의 안정적인 이동이 가능하고 항상 일정한 힘으로 창문을 닦아 줄 수 있어 원활한 청소가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 창문 청소 장치의 사용 도중 외부로부터 예기치 못한 충격이 가해져 청소 유닛이 낙하할 수 있는 위험이 발생한 경우에 자석 간의 거리 조절을 통해 자력의 세기를 증가시킴으로써 안전 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 특히, 청소 유닛의 이탈 위험성을 힘 센서와 홀 센서의 조합을 통해 청소 유닛 간의 간격이 멀어지기 이전에 미리 예측하여 즉각적으로 대응함으로써 매우 우수한 안전성을 보장할 수 있는 창문 청소 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 효과도 기대할 수 있다.

도1은 본 발명의 창문 청소 장치에 대한 바람직한 일 실시예로서 전체적인 사용 상태를 도시한 도면이다.
도2a 및 도2b는 도1에 도시된 본 발명의 창문 청소 장치 중 제1 청소유닛을 상세하게 도시한 도면이다.
도3은 도1에 도시된 본 발명의 창문 청소 장치 중 제2 청소유닛을 상세하게 도시한 도면이다.
도4는 도2의 A-A 선에 따른 단면도로서, 본 발명의 창문 청소 장치에 있어서 마그네틱 모듈을 이동하여 자기 인력을 조절하는 본 발명의 주요 구성부를 보여주는 도면이다.
도5는 본 발명의 창문 청소 장치에 있어서 마그네틱 모듈을 이동하여 자기 인력을 조절하는 본 발명의 주요 구성부에 대한 또 다른 실시 형태를 보여주는 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 있어 와이퍼에 마그네틱 모듈을 결합하는 경우 마그네틱 모듈의 자석 구조 및 마그네틱 커플링에 의한 작용을 도시한 도면이다.
도7은 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 있어 구동휠에 마그네틱 모듈을 결합하는 경우 마그네틱 모듈의 자석 구조 및 마그네틱 커플링에 의한 작용을 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 전체적인 시스템 구성을 간략하게 블록도의 형태로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 창문 청소 장치의 구성과 동작 및 그 제어 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도1 내지 도3은 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면으로서, 도1은 본 발명의 창문 청소 장치에 대한 전체적인 사용 상태를 도시한 도면이고, 도2a 및 도2b는 본 발명의 창문 청소 장치 중 제1 청소유닛을 도시한 도면이며, 도3은 본 발명의 창문 청소 장치 중 제2 청소유닛을 도시한 도면이다.

상기 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 창문 청소 장치는 내장된 별도의 지지 장치 없이 자석의 힘을 이용해 2개의 독립적인 청소 유닛이 창문의 양쪽 측면에 떨어지지 않고 각각 부착되어 같이 이동하며 창문을 닦아 주는 장치로서, 도1 에 도시된 실시예를 참조하면 본 발명에 따른 창문 청소 장치는 창문의 일측에 배치되는 제1 청소유닛(100)과 창문의 반대측에 배치되어 사용되는 제2 청소유닛(200)을 포함하여 크게 2개의 유닛이 1조를 이루어 구성되는 것임을 알 수 있다.

도1을 참조하면, 상기 제1 청소유닛(100)은 유리창의 양 측면 중 실내측 면에 배치되고, 제2 청소유닛(200)은 유리창의 실외측 면에 배치되며, 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)은 각각 내부에 자력을 발생하는 마그네틱 모듈을 구비함으로써 마그네틱 모듈 간의 자기적 인력에 의해 유리창의 양 측면으로 서로 대향하도록 부착되어 사용된다.

여기서, 상기 제1 청소유닛(100)은 창문의 일 측, 예를 들어, 아파트 등 건물에 설치된 창문의 내부 면에 배치되는 메인 유닛으로서, 도시된 실시예에 따르면 상기 제1 청소유닛(100)의 내부에는 제1 구동휠(120)을 회전시키는 휠구동모터(125)가 구비되어 있음으로써 외부 또는 내부 전원에 의해 자체적으로 이동이 가능하도록 구성되어 있다. 종래의 자석 부착식 청소 장치의 경우 대부분 사용자가 2개의 청소 유닛 중 내부측 유닛을 손으로 잡고 힘주어 이동시키면 바깥쪽에 배치된 청소 유닛이 자기적 인력에 의해 따라 움직이도록 하는 것이었음에 비하여, 도시된 창문 청소장치의 경우 자석 간의 자기적 인력으로 구동휠이 창문 표면에 밀착됨에 의해 휠 이동에 필요한 접지력이 발생하므로 청소 유닛이 창문 표면에 부착된 상태를 유지하면서 자동으로 이동해 가며 청소 작업을 수행하여 사용자의 편의성을 높일 수 있도록 되어 있다.

한편, 도1에 바람직한 실시예로서 도시된 본 발명의 창문 청소 장치에 있어 상기한 제1 청소유닛(100)의 구성 형태를 도2a 및 도2b를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴 보면, 상기 제1 청소유닛(100)의 전체적인 구성은, 지지 구조체로서 몸체를 형성하는 본체 프레임(110)과, 상기 본체 프레임(110)의 일측에 부설되어 창문(10) 표면을 문질러 닦아 줄 수 있도록 구비되는 제1 와이퍼(130)와, 창문(10)의 표면에 접촉하여 구름 이동하는 휠 부재로서 제1 구동휠(120) 및 자력 발생 수단으로서 제1 마그네틱 모듈(150)을 기본적으로 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제1 청소유닛(100)은 상기 제1 와이퍼(130)를 회전시키는 와이퍼 구동모터(135)와 제1 구동휠(120)에 대한 회전 구동력을 제공하는 휠 구동모터(125)를 더욱 포함할 수 있으며, 창문 청소 장치의 자동 이동과 와이퍼 구동 및, 후술하는 마그네틱 모듈의 구동 등 각종 동작 제어를 위해 제어 모듈(도시되지 않음)이 더욱 마련될 수 있다.

제1 구동휠(120)은 제1 청소유닛(100)을 창문(10)의 표면을 따라 이동시키도록 창문(10)의 표면에 구름접촉 가능하게 제1 본체 프레임(110)의 내측면에 장착된다. 본 발명에 있어서 상기 제1 구동휠(120)은 후술하는 제2 구동휠(220)과 자기적(magnetic) 인력에 의해 결합할 수 있도록 중심부에 원통형의 영구자석 중심체가 내장되고, 그 둘레에는 창문(10)의 표면을 구름 접촉하며 이동할 때 미끄러짐을 방지하여 원활한 구동력을 전달할 수 있도록 고무 재질의 마찰커버로 씌운 구조를 가질 수 있다. 한편, 상기 제1 구동휠(120)의 외주면을 감싸는 마찰커버는 고무 재질에 한정되지 않고 슬라이딩 방지를 위해 적절한 마찰 계수를 갖는 다양한 재질로 마련될 수 있음은 물론이다.

상기 제1 와이퍼(130)는 제1 청소유닛(100)이 창문(10) 위를 이동할 때 창문 표면에 접촉하여 닦아 주는 구성으로서, 상기 제1 와이퍼(130)는 도시된 실시예에서 보는 것과 같이 창문(10)의 표면에 회전하며 슬라이딩 접촉할 수 있도록 제1 본체프레임(110)의 내측면에 회전축(132)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 상기 제1와이퍼(130)는 본 발명의 바람직한 일 예로서 창문면에 수직으로 형성되는 회전축(132)을 중심으로 회전하는 원판의 형태로 4개가 마련되어 있으나, 당업자의 선택에 따라 다양한 형태 및 갯수로 마련될 수도 있으며, 회전축의 방향도 변경 가능하다. 창문(10)의 표면과 접촉하는 제1 와이퍼(130)의 외주면에는 창문(10)의 표면을 효과적으로 청소할 수 있도록 브러쉬가 부착되거나 극미세사로 제작된 섬유 커버 등이 더욱 부착될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 제1 청소유닛(100)과 후술하는 제2 청소유닛(200)에는 자력을 발생하는 수단으로서 자석 또는 자성체가 내장된 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250)이 각각 구비된다. 상기 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250)은 바람직하게는 영구 자석을 포함하여 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)이 유리창의 양측 면에 부착될 수 있도록 상호간에 자력을 발생시키는 기능을 하며, 이에 따라 유리창의 양측 면에 각각 배치된 제1, 제2 청소유닛(100, 200)이 자기적 인력에 의해 서로 끌어 당겨져 유리창에 밀착됨으로써 떨어지지 않고 동시에 이동이 가능하게 된다.

상기 제1 마그네틱 모듈(150)이 설치되는 위치에 특별한 제한이 있는 것은 아니나, 가급적 제1 청소유닛(100) 내에서 창문과 인접한 위치에 배치함으로써 제2 청소유닛(200)의 제2 마그네틱 모듈(250)과 자기적 결합이 원활하게 일어날 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도1 내지 도3에 도시된 내용에 따르면, 상기와 같은 제1 마그네틱 모듈(150)을 구성함에 있어 제1 와이퍼(130)의 형태에 맞는 디스크의 형상으로 하여 제1 와이퍼(130)에 결합 고정한 예를 본 발명에 대한 바람직한 예로서 제시하고 있으며, 이에 대응하여 제2 마그네틱 모듈(250) 역시 제2 와이퍼(230)에 결합된다.

이와 같이 와이퍼(130)(230)에 마그네틱 모듈(150)(250)을 결합하는 구성에 따르면, 마그네틱 모듈들 간의 자기적 인력에 의해 제1 와이퍼(130)와 제2 와이퍼(230)가 창문 면에 적당한 힘으로 밀착될 수 있으므로 창문 면에 붙어있는 오염을 제거함에 있어 더욱 효율적인 청소가 이루어질 수 있는 장점이 있다. 또한, 더욱 바람직하게는. 상기 제1 마그네틱 모듈(130)에 포함되는 자석은 도6에 도시된 바와 같이 중심 회전축을 따라 돌아가면서 방사상으로 일정한 영역을 분할하여 극성이 바뀌도록, 즉 도시된 것처럼 N극을 띄는 영역과 S극을 띄는 영역이 교대로 반복되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하게 되면, 상기 제1 와이퍼(130)의 회전 구동시 마그네틱 커플링(magnetic coupling)에 의해 제2 청소유닛(200)의 제2 와이퍼(230)도 연동하여 함께 회전이 이루어질 수 있으므로 제2 청소유닛(200)에는 별도의 구동 모터를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.

또한, 상기 제1 마그네틱 모듈(150)은 상기와 같이 제1 와이퍼(130)에 결합되는 대신 제1 구동휠(120)에 결합되는 것도 가능하다. 이와 같이 제1 구동휠(120)에 제1 마그네틱 모듈(150)을 결합하게 되면, 제1 청소유닛(100)의 제1 구동휠(120)과 제2 청소유닛(200)의 제2 구동휠(220) 간의 끌어당기는 힘에 의해 각 구동휠이 창문 면에 밀착되어 접지 마찰력이 발생하므로 더욱 구동이 원활하게 되는 장점이 있다.

또한, 이 경우에도 도7에 도시된 것과 같이 제1 구동휠(120)과 제2 구동휠(220)에 결합된 마그네틱 모듈을 구성함에 있어 외주면을 따라 돌아가면서 N극과 S극이 번갈아 나타나도록 구성함으로써 마그네틱 커플링(magnetic coupling)에 의해 제2 구동휠(220)이 제1 구동휠(120)의 회전 토크를 전달받아 회전할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 본 발명의 주요한 특징에 따르면, 상기 제1 마그네틱 모듈(150)은 제1 청소유닛(100)의 일정 위치에 완전 고정된 상태로 구비되는 것이 아니라, 이동 및 변위가 가능한 상태로 장착된다. 구체적으로 본 발명에 따르면, 상기 제1 마그네틱 모듈(150)은 일정 범위 내에서 제2 청소유닛(200)의 제2 마그네틱 모듈(250)과 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 구성되며, 이와 같은 제1 마그네틱 모듈(150)의 이동을 위한 수단으로서 마그넷 이동모듈(160)이 더욱 구비된다.

상기 마그넷 이동모듈(160)은 기본적으로 모터와 같이 구동력을 발생하는 동력발생 수단과 모터의 회전력을 이용해 직선 운동으로 변환하여 전달하는 기계 요소를 포함하여 실시될 수 있으며, 그 구체적인 실시 형태에 대한 예는 도4와 도5에 바람직한 실시예로서 예시되어 있다. 또한 본 발명에 따르면, 상기와 같은 마그넷 이동모듈(160)의 구동을 제어하는 장치로서 제어 모듈이 포함되며, 상기 제어 모듈의 제어에 필요한 정보를 제공하기 위한 수단으로서 하나 이상의 센서를 포함하는 센서 모듈이 더욱 포함된다. 이러한 센서 모듈과 제어 모듈에 의한 마그넷 이동모듈의 제어 구동 및 이에 따른 작용 효과는 이후에 더욱 자세하게 설명한다.

다음으로, 제2 청소유닛(200)은 상기한 제1 청소유닛(100)과 쌍을 이루어 창문의 반대측 표면을 이동하면서 청소하기 위한 유닛으로서, 상기 제2 청소유닛(200)은 제1 청소유닛(100)이 설치된 창문 면의 반대측 면에 설치되며 자기적 인력에 의해 상기 제1 청소유닛(100)의 이동에 이끌려 함께 이동하면서 청소 작업을 진행하게 된다.

도3을 참조하면, 상기 제2 청소유닛(200)의 구성은 전술한 제1 청소유닛(100)과 대체로 동일한 구성에 따르고 있는 것으로, 제2 본체 프레임(210), 복수의 제2 구동휠(220), 복수의 제2 와이퍼(230) 및 자력 발생을 의한 제2 마그네틱 모듈(250)을 포함하여 구성된다. 상기 제2 청소유닛(200)에 있어서 제2 본체 프레임(210)은 제2 청소유닛(200)의 몸체를 형성하며, 상기 제2 본체 프레임(210)에 제2 구동휠(220)과 제2 와이퍼(230) 등이 결합되어 고정된다. 상기 제2 청소유닛(200)에는 전술한 제1 청소유닛(100)과는 달리 휠 구동모터가 구비되지 않으며, 제2 구동휠(220)은 제1 청소유닛(100)에 이끌려 제2 청소유닛(200)이 함께 이동할 때 자연스럽게 회전하도록 제2 본체 프레임(210)에 축 고정된 상태로 구비된다.

상기 제2 마그네틱 모듈(250)은 전술한 제1 청소유닛(100)에 있어 제1 마그네틱 모듈(150)과 같이 제2 와이퍼(230)에 결합되어 실시되는 것이 바람직하지만, 이외에도 전술한 제1 마그네틱 모듈(150)의 설치 위치에 대응하여 제2 구동휠(220)에 결합되거나 기타 제2 청소유닛(200)의 다른 부위에 장착되어 실시되는 것도 가능하다.

전술한 것과 같은 기본적인 구성과 더불어, 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)에는 다양한 부가적인 구성들이 추가될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 청소유닛(100) 및/또는 제2 청소유닛(200)에는 창문을 더욱 효과적으로 청소할 수 있도록 세척액을 저장하는 세척액 탱크(도시되지 않음)가 더욱 구비될 수 있다. 상기 세척액 탱크는 호스를 통해 펌프(185)(도3에는 도시되지 않음)와 연결되며, 펌프(185)에 의해 적당한 량의 세척액을 창문(10)의 표면에 분사하게 된다. 이때 상기 펌프는 제1 와이퍼(130) 및 제2 와이퍼(230)가 효과적으로 창문(10)을 청소할 수 있도록 와이퍼(130)(230)의 주변에 세척액을 분사하는 것이 바람직하다. 이에 본 발명에 대한 더욱 바람직한 일예로서 상기 제1 와이퍼(130)와 제2 와이퍼(230)의 회전축(132)(232)을 구성하는 부재는 중공관 형태의 파이프 부재로 마련하고, 상기 펌프는 제1 와이퍼(130)의 회전축(132)을 통해 창문(10)에 세척액을 분사시키도록 구성하면 더욱 효과적인 청소가 이루어질 수 있다.

또한, 도2 및 도3에 도시된 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 본체 프레임(110)(210)의 외주면에는 적어도 하나의 충격 흡수용 범퍼(186)(286)가 더욱 장착될 수 있는데, 여기서 상기 범퍼(186)(286)는 본체 프레임(110)(210)이 창문(10)의 가장자리에 마련된 창문틀(도시되지 않음) 등에 부딪칠 때 충격을 흡수하여 창문틀이나 청소 유닛이 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다. 한편, 상기 범퍼(186)(286)에는 본 발명에 대한 더욱 바람직한 일예로서 창문틀과 같은 외부물체와 접촉시에 그 접촉을 감지하도록 접촉 센서(미도시)가 마련될 수 있다. 이러한 접촉 센서는 예컨대 범퍼가 외부물체에 접촉시 발생되는 압력을 감지하도록 압력 센서로 마련되나, 이에 한정되지 않고, 포토 센서 등 물체와의 접촉 또는 근접 여부를 감지하는 공지된 다양한 센서로 마련될 수도 있음은 물론이다. 이와 같이 접촉센서에 의해 발생된 신호는 제어모듈(140)로 전달되어 휠 구동모터(125)의 제어에 사용될 수 있다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 창문 청소 장치에 따르면, 기본적으로 마그네틱 모듈 간의 자기적 인력에 의해 2개의 청소 유닛이 창문의 내, 외측에 각각 부착된 상태에서 함께 이동해 가며 창문을 청소함으로써 창문의 외부 면에 대한 청소를 용이하게 할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 주요한 기술적 특징에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 마그네틱 모듈들 간에 작용하는 자기적 인력을 능동적으로 조절할 수 있도록 구성됨으로써 다양한 두께의 창문에 대응하여 일정한 밀착력을 유지하면서 균일한 힘으로 청소가 이루어질 수 있으며, 특히 장치의 구동 중에 예상치 못한 외부의 힘에 의한 자기적 인력의 감소 및 이에 따른 추락 위험을 미연에 방지하여 안전상으로 매우 우수한 효과를 기대할 수 있다.

이하에서는, 이와 같은 자기적 인력 조절이 가능한 창문 청소 로봇으로서 본 발명이 갖는 기술적 구성 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도4는 본 발명의 창문 청소 장치에 있어서 마그네틱 모듈을 이동하여 자기 인력을 조절하는 본 발명의 주요 구성부에 대한 바람직한 일 실시 형태로서, 마그넷 이동모듈(160)로 캠 구동 모터(164)와 상기 캠 구동모터(164)의 회전력을 직선 왕복 운동으로 바꾸어 제1 마그네틱 모듈(150)을 이동시키는 캠 구동부를 이용하여 구성한 형태를 보여주는 단면도이다.

도4에 도시된 실시예에 따르면, 제1 마그네틱 모듈(150)은 N극과 S극이 번갈아 나타나는 영구 자석을 포함하는 형태(도6 참조)로 구성되어 있으며, 상기 제1 마그네틱 모듈(150)은 제1 와이퍼(130)에 일체로 결합되는 형태로 구성된다. 상기와 같이 제1 마그네틱 모듈(150)이 결합된 제1 와이퍼(130)는 도시된 바와 같이 창문 면에 수직인 회전축(132)을 중심으로 회전하도록 구성되며, 상기 제1 와이퍼(130)의 회전축(132)은 이동 플레이트(162)에 지지되어 회전 가능하게 고정된다. 상기 이동 플레이트(162)는 제1 본체 플레이트 및 외부 하우징(112)에 대해 고정된 형태로 결합되는 것이 아니라 전후 유동이 가능한 상태로 설치되는 것으로서, 상기 이동 플레이트(162)에는 상기한 제1 와이퍼(130)와 제1 마그네틱 모듈(150) 및 와이퍼 구동모터(135)가 일체로 고정되어 장착된다.

상기 이동 플레이트(162)의 일측에 결합되는 와이퍼 구동모터(135)는 상기 제1 와이퍼(130)를 회전시키는 구동력을 발생하기 위한 모터로서, 상기 와이퍼 구동모터(135)와 제1 와이퍼(130)의 회전축(132)은 기어(136)를 통해 연결되어 적절한 회전수로 조절되어 제1 와이퍼(130)를 회전 구동할 수 있도록 구성된다.

상기와 같이 이동 플레이트(162)에 결합된 제1 와이퍼(130), 제1 마그네틱 모듈(150), 와이퍼 구동모터(135) 및 기어(136) 요소 들은 하나의 어셈블리로서 함께 이동할 수 있도록 구성된다. 도4에 도시된 실시예에 따르면, 상기 이동 플레이트(162) 및 이에 결합된 제1 마그네틱 모듈(150) 등을 이동하기 위한 구성으로서 캠 구동 모터(164)가 구비되며, 상기 캠 구동 모터(164)의 회전력을 직선 왕복 운동으로 전환하여 제1 마그네틱 모듈(150)을 이동시키기 위한 캠 구동 메커니즘이 함께 제공된다.

도4에 도시된 실시예에 따르면, 상기 캠 구동 메커니즘은 상기한 캠 구동 모터(164)에 연결되어 캠 구동 모터(164)의 동작에 의해 회전하는 캠 회전판(165)을 포함하여 구성될 수 있다. 도4에서는 상기 캠 회전판(165)은 그 상부면이 중심축으로부터 돌아가면서 저면에서 솟아오른 높이가 변화하는 경사 빗면의 형태를 가지는 것으로 예시되어 있으며, 이와 더불어 상기 제1 마그네틱 모듈(150)이 결합된 이동 플레이트(162)의 내측 표면에는 캠 포스트(166)가 돌출되는 형태로 구비되어 그 선단부가 상기 캠 회전판(165)의 상부면에 접촉하도록 구성되어 있다.

이에 따라, 상기 캠 구동 모터(164)를 소정 각도로 회전시키게 되면 이에 연결된 캠 회전판(165)이 함께 회전하게 되고, 상기 캠 회전판(165)의 회전에 의해 상기 캠 포스트(166)가 접하는 캠 회전판(165) 경사 빗면의 돌출 높이가 변화함으로써 캠 포스트(166)가 외측으로 밀려 이동하거나 혹은 이동 플레이트(162)에 연결된 스프링의 작용에 의해 내측으로 이동할 수 있게 된다.

이와 같은 캠 포스트(166)의 전후 이동에 의해 이와 연결된 이동 플레이트(162) 및 제1 마그네틱 모듈(150)을 이동시키는 것이 가능하게 되며, 본 발명에 따르면 이러한 캠 구동 모터(164)와 캠 구동 메커니즘의 상호 작용에 의해 상기 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250) 간의 거리를 조절함으로써 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200) 간에 작용하는 자기적 인력의 세기를 조절할 수 있게 된다. 즉, 상기와 같은 마그넷 이동모듈(160)의 작동에 의해 제1 마그네틱 모듈(150)을 제2 마그네틱 모듈(250)과 근접시키는 방향으로 이동시키게 되면 서로 간에 작용하는 자기적 인력의 세기가 강해지게 되며, 반대로 멀어지는 방향으로 이동시키게 되면 자기적 인력의 세기를 약해지도록 조절할 수 있으므로 본 발명에 따른 창문 청소 장치의 창문에 대한 부착력을 자유롭게 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 마그네틱 모듈이 내장된 창문 청소 장치를 창문에 밀착된 상태에서 이동시킴에 있어, 창문의 두께에 따라 능동적으로 마그네틱 모듈 간의 간격을 변화시킴으로써 창문의 유리 두께와 관계없이 항상 일정한 힘으로 창문을 닦을 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 창문 청소 장치를 사용하는 도중 예상치 못한 외부의 힘으로 인해 청소 유닛의 이탈 및 낙하의 위험이 발생하는 경우 마그네틱 모듈을 서로 접근시켜 자력의 세기를 증가시킴으로써 제품 안전성을 크게 향상시키는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서 상기와 같은 마그넷 이동모듈(160)의 동작 제어는 별도의 제어 모듈에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 제어 모듈은 본 발명의 바람직한 일예로서 내부에 프로그램이 내장된 마이콤의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 전체적인 시스템 구성을 간략하게 블록도의 형태로 나타낸 도8을 참조하면, 본 발명은 상기 제어 모듈(140)의 제어에 필요한 정보를 제공하는 것으로서, 외부로부터 정보를 감지할 수 있는 센서를 포함하는 센서 모듈(170)이 더욱 구비된다.

본 발명에 있어서 상기 센서 모듈(170)은 하나 이상의 센서를 포함하여 구성될 수 있으며, 기본적으로는 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250) 간에 작용하는 자기적 인력의 세기를 측정할 수 있도록 홀 센서(Hall sensor)와 같은 자기 센서를 포함하여 실시될 수 있다. 따라서, 상기 센서 모듈(170)에서는 홀 센서를 통해 상기 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250) 간의 자기적 인력 세기를 측정하여 제어 모듈(140)로 제공하고, 상기 제어 모듈(140)에서는 센서 모듈(170)에서 전달된 정보를 기초로 하여 제1 마그네틱 모듈(150)을 이동하는 마그넷 이동모듈(160)의 동작을 제어하는 제어 신호를 보냄으로써 상기 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250) 간의 거리 조절을 통해 적정한 인력이 유지될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에서 상기와 같은 센서 모듈(170)로서 더욱 바람직하게는 외부에서 작용하는 힘의 세기를 검출할 수 있도록 힘센서 또는 압력센서를 포함하는 제1 센서부(171)와, 상기 제2 청소유닛의 제2 마그네틱 모듈(250)로부터의 자기적 인력의 세기를 검출할 수 있도록 자기센서를 포함하는 제2 센서부(172)를 포함하여 2개의 센서 유닛으로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 가장 기본적으로는 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 간의 자기적 인력 세기를 측정할 수 있는 자기 센서만으로도 구현될 수 있지만, 이 경우 다양한 창문 두께에 대해 적정한 밀착력을 유지하여 효율적인 청소가 가능하다는 장점이 있는 반면, 외부 충격 등으로 인한 추락 위험에 대해서는 충분히 대처할 수 없다는 문제점이 있다.

즉, 홀 센서 등 자기 센서의 경우 센서에 작용하는 자기력의 세기를 검출하는 것으로서, 이러한 자기 센서에 의하면 급작스러운 외력이 작용하는 경우에 있어 마그네틱 모듈 간의 거리가 어느 정도 증가하여 센서로 검출되는 자력 세기의 감소가 발생한 다음에야 비로소 추락의 위험을 감지할 수 있게 된다. 그러나, 이와 같이 마그네틱 모듈 간의 거리가 벌어진 다음에는 전술한 마그넷 이동모듈의 제어를 통해 자력 세기를 회복하기는 실질적으로 불가능하므로 상기와 같은 자기 센서만으로는 제품 안전상의 요구에 대응이 어렵다는 단점이 있다.

이에 본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 자기 센서 외에 힘 센서를 더욱 구비함으로써 상기와 같은 안전상의 문제에 효과적으로 대응할 수 있게 된다. 즉, 힘 센서의 경우 작용하는 힘의 세기를 검출하여 전기적 신호로 변환하는 것으로서, 이러한 힘 센서가 구비된 본 발명의 바람직한 형태에 따르면 사용자가 보행 중 건드리는 등 예기치 못한 강한 외력이 작용할 경우 힘 센서에 작용하는 힘의 세기의 변화가 일어나게 되고, 이와 같은 힘 센서 검출 값의 변화가 발생하여 기준치를 벗어나는 경우 제어 모듈은 1차 비상구동 단계로서 즉시 마그넷 이동모듈(160)에 대해 제1 마그네틱 모듈(150)을 제2 마그네틱 모듈(250)과 근접시키는 방향으로 이동시키도록 제어함으로써 자기적 인력의 세기를 증가시켜 추락 위험을 방지하게 된다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 청소 유닛이 창문으로부터의 이탈이 시작되기 이전에 미리 이탈의 위험을 예측하여 마그네틱 모듈을 근접시킴으로써 외부 충격 등으로 인한 추락의 위험을 미연에 방지할 수 있게 되므로 제품의 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 1차 비상구동 단계 이후에 외력 요인이 사라진 다음에는, 상기 제어 모듈은 2차 조절구동 단계로서 상기 제2 센서부(172)에 의해 검출된 자기센서 값이 설정된 값 범위 내에 들도록 상기 마그넷 이동모듈(160)을 가동하여 마그네틱 모듈 간의 거리를 피드백 이동 조절함으로써 다시 자기적 인력의 세기를 적정 범위로 조절하게 된다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 있어서 상기 힘센서는 스트레인 게이지 식의 로드셀이 바람직하게 사용될 수 있으며, 이외에도 압전식 힘센서나 인덕턴스식 힘 센서 등도 적용이 가능하다. 또한, 상기 힘센서는 청소 유닛이 창문 면에 압착되는 압력을 감지할 수 있는 압력 센서로 대체될 수도 있다.

상기와 같은 힘센서 또는 압력 센서를 포함하는 제1 센서부(171)의 설치 위치는 당업자의 설계에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있으며, 특히 힘센서의 경우 외부 케이스를 형성하는 하우징(112)과 제1 마그네틱 모듈(150)이 연결된 내부 구성 부품과의 사이에 설치되면 외부로부터 가해지는 힘의 영향이 자력 발생 수단인 제1 마그네틱 모듈(150)에 미칠 것을 미리 예측하여 대응할 수 있다. 이러한 힘센서(171)의 설치 위치는 예컨대 도4에 도시된 바와 같이 제1 청소유닛의 하우징(112)과 캠 구동모터(164)의 사이에 설치될 수 있으며, 도시되지는 않았지만 제1 마그네틱 모듈이 포함된 이동 플레이트(162) 등 구조체와 하우징(112) 사이에 설치되는 등 다양한 위치에 설치가 가능하다.

또한, 상기 제1 센서부는 청소 유닛이 창문 면에 압착되는 힘 또는 압력을 감지하는 방식으로 설치됨으로써 청소 유닛이 이탈하기 직전에 압력 등이 감소하는 것을 통해 추락 위험을 감지하도록 할 수도 있다. 이러한 방식으로 제1 센서부를 구성할 경우 센서의 위치는 사용시 청소 유닛과 창문이 맞닫는 부분, 예컨대 제1 와이퍼 또는 제1 구동휠 등에 설치될 수 있으며, 제1 구동휠의 회전축에 설치되어 제1 구동휠의 접지력이 감소되는 것을 통해 추락의 위험을 미리 감지하도록 실시되는 것도 가능하다.

한편, 상기에서 기재된 실시예에서는 제1 마그네틱 모듈(150)이 이동 가능하게 설치되는 것으로 예시되어 있으나, 이와는 달리 제1 마그네틱 모듈(150)은 고정되고 제2 마그네틱 모듈(250)이 이동 가능하게 구성하거나, 또는 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250)이 동시에 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

도5는 본 발명의 창문 청소 장치에 있어서 마그네틱 모듈을 이동하여 자기 인력을 조절하는 본 발명의 주요 구성부에 대한 또 다른 실시 형태로서, 모터 및 리드 스크류를 이용하여 제1 마그네틱 모듈을 이동시키는 구성을 보여주는 단면도이다.

도5에 도시된 바와 같이 상기 마그넷 이동모듈(160)은 스크류 이동모터(167) 및 이와 연결된 리드 스크류(168)을 이용하여 실시될 수 있으며, 그 기본적인 동작 및 작용은 도2에 도시된 캠 구동 방식과 거의 동일하게 이루어진다. 또한, 마그넷 이동모듈(160)은 이외에도 리니어 모터를 이용하거나 기타 다른 방식에 의해서도 구현이 가능하다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

100 : 제1 청소유닛 200 : 제2 청소유닛
110 : 제1 본체 프레임 112 : 하우징
120 : 제1 구동휠 125 : 휠 구동모터
130 : 제1 와이퍼 135 : 와이퍼 구동모터
140 : 제어 모듈 150 : 제1 마그네틱 모듈
160 : 마그넷 이동모듈 162 : 이동 플레이트
164 : 캠 구동모터 165 : 캠 회전판
166 : 캠 포스트 167 : 스크류 이동모터
168 : 리드 스크류 170 : 센서 모듈
220 : 제2 구동휠 230 : 제2 와이퍼
250 : 제2 마그네틱 모듈

Claims (21)

1. 한 쌍의 청소유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 함께 이동하면서 창문의 일면 또는 양면을 닦아주는 창문 청소용 장치에 있어서,
   창문의 일 측면에 배치되며, 자석 또는 자성체를 포함하는 제1 마그네틱 모듈을 내장하고 있는 제1 청소유닛과;
   상기 제1 청소유닛이 배치된 창문의 반대 측면에 배치되며, 상기 제1 청소 유닛의 제1 마그네틱 모듈과 자기적 인력이 발생할 수 있도록 자석 또는 자성체를 포함하는 제2 마그네틱 모듈이 내장된 제2 청소유닛;을 포함하여 구성되고,
   상기 제1 청소유닛에는, 상기 제1 마그네틱 모듈을 상기 제2 마그네틱 모듈과 근접하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시키는 마그넷 이동모듈과; 하나 이상의 센서를 포함하고 상기 센서로부터 검출된 정보를 제공하는 센서 모듈과; 상기 센서 모듈에서 제공되는 정보를 이용하여 상기 마그넷 이동모듈의 구동을 제어하는 제어 모듈;이 포함되며,
   상기 센서 모듈은 외부에서 작용하는 힘의 세기를 검출할 수 있도록 힘센서 또는 압력센서를 포함하는 제1 센서부와; 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 간 자력의 세기를 검출할 수 있도록 자기센서를 포함하는 제2 센서부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 청소유닛 또는 제2 청소유닛 중 어느 하나에는, 창문의 표면에 접하여 회전하면서 상기 제1 청소유닛 또는 상기 제2 청소유닛을 이동시키는 구동휠과, 상기 구동휠을 회전시키는 동력을 제공하는 휠 구동모터가 포함되는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 청소유닛과 상기 제2 청소유닛 중 어느 하나 또는 양측 모두에는 창문의 표면을 닦아 주는 와이퍼가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 와이퍼는 창문 면에 수직 또는 평행인 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 청소유닛과 제2 청소유닛에는 창문의 표면을 닦아 주는 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼가 각각 구비되고, 상기 제1 와이퍼와 제2 와이퍼는 창문 면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼에 고정 설치되고, 상기 제2 마그네틱 모듈은 제2 와이퍼에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼 중 어느 일측에는 상기 제1 와이퍼 또는 제2 와이퍼를 구동시키기 위한 와이퍼 회전 모터가 구비되고, 다른 일측에는 구동 수단 없이 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 간의 자기 결합(magnetic coupling)에 의해 연동 회전이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼의 회전 중심축을 따라 돌아가면서 N극을 띄는 영역과 S극을 띄는 영역이 교대로 반복되는 영구 자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
9. 제2항에 있어서, 상기 구동휠은 제1 청소유닛에 구비되는 제1 구동휠과, 상기 제2 청소유닛에 구비되는 제2 구동휠을 포함하여 구성되며, 상기 제1 구동휠과 제2 구동휠에는 자석 또는 자성체가 내장되어 자기적 인력에 의해 창문 표면에 밀착될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 구동휠과 제2 구동휠은 영구자석을 포함하되, 상기 제1 구동휠과 제2 구동휠에 포함된 자석은 그 외주면을 따라 돌아가면서 N극과 S극이 번갈아 나타나도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
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12. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서부는 로드셀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
13. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서부는 상기 제1 청소유닛의 하우징과 마그넷 이동모듈 또는 제1 청소유닛의 하우징과 제1 마그네틱 모듈이 포함된 구조체의 사이에 작용하는 힘의 변화를 감지할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서부는 상기 제1 청소유닛이 유리창 면에 압착되는 힘의 변화를 감지할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
15. 제2항에 있어서, 상기 제1 센서부는 구동휠 또는 상기 구동휠의 회전축에 설치되는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
16. 제1항 또는 제12항에 있어서 제2 센서부는 홀 센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
17. 제1항에 있어서, 상기 마그넷 이동모듈은 상기 제어 모듈에 의해 구동이 제어되는 캠 구동 모터와, 상기 캠 구동 모터의 회전력을 직선 왕복 운동으로 바꾸어 상기 제1 마그네틱 모듈로 전달하는 캠 구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
18. 제17항에 있어서, 상기 캠 구동부는 상기 캠 구동 모터의 회전력을 전달받아 회전하는 캠 회전판을 포함하고, 상기 캠 회전판의 상부면은 중심축으로부터 돌아가면서 저면에서 솟아오른 높이가 변화하는 경사 빗면의 형태를 가지며, 상기 제1 마그네틱 모듈에는 상기 캠 회전판의 상부면에 접촉하는 캠 포스트가 구비된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
19. 제1항에 있어서, 상기 마그넷 이동모듈은 상기 제어 모듈에 의해 구동이 제어되는 스크류 이송 모터와 상기 스크류 이송 모터의 회전력을 전달받아 회전하면서 축방향 이동이 가능한 리드 스크류를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 마그네틱 모듈은 상기 리드 스크류에 직접 또는 다른 부재를 통해 연결되어 함께 이동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
    
20. 제1항에 있어서, 상기 마그넷 이동모듈은 리니어 모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치.
21. 한 쌍의 청소유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 이동하면서 창문의 일면 또는 양면을 닦아주는 창문 청소 장치의 동작을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 창문 청소 장치는 제2항에 기재된 창문 청소 장치임을 특징으로 하고,
    상기 창문 청소 장치의 제어 모듈에서 창문 청소 장치의 동작을 제어하는 방법은,
    (a) 상기 제1 센서부에 의해 검출된 힘센서 또는 압력센서의 값과 기준치를 비교하여 설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 마그넷 이동모듈을 가동하여 제1 마그네틱 유닛을 제2 마그네틱 유닛에 접근하는 방향으로 이동시키는 1차 비상구동 단계와;
    (b) 상기 1차 비상구동 단계 후, 상기 제2 센서부에 의해 검출된 자기센서 값이 설정된 값 이내에 들도록 상기 마그넷 이동모듈을 가동하여 제1 마그네틱 유닛을 제2 마그네틱 유닛에 접근 또는 이격되는 방향으로 이동시키는 2차 조절구동 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 인력의 조정이 가능한 창문 청소 장치의 제어 방법.

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