KR101440900B1

KR101440900B1 - 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치

Info

Publication number: KR101440900B1
Application number: KR1020127017753A
Authority: KR
Inventors: 후카시 우라카미
Original assignee: 에프알앤디건설(주); 우라카미 합동회사
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2014-09-17
Also published as: WO2012099028A2; JP2012148587A; WO2012099028A3; JP5903715B2; US9102369B2; US20140014430A1; KR20120121392A

Abstract

회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치에 있어서 주행기능을 향상시킨다. 행축선의 좌우에는 1식의 회전하는 부압흡착 씰을 구비하고 일 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 주행축선과의 거리는 타 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 주행축선과의 거리는 거의 동일하고, 각각의 부압흡착 씰의 외주형상은 회전축선에서 가장 먼 외주단부에 마련된 최원외주단부와 회전축선에거 가장 근접한 외주단부인 최근외주단부를 구비하도록 형성되고, 각각의 부압흡착 씰의 내부에는 구동되는 차륜을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 주행장치를 제공한다.

Description

회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치{ROTATING DEVICE COMPRISING A ROTATING 2-WAY NEGATIVE PRESSURE SEAL}

본 발명은 내부에 부압이 생성된 물체표면에 흡착하여 상기 물체표면을 따라 이동하는 장치로써, 예를 들면 선체, 저유탱크, 교량, 배관 등의 강구조물 또는 빌딩, 수조, 도로 등의 콘크리트 구조물 또는 수지, 목재, 섬유를 소재로 하는 평상의 상면 등의 각종 물체표면에 부착하여 더러움, 녹, 열화된 코팅 또는 수조생물 등의 이물을 제거 흡인하는 등의 작업을 목적으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치에 관한 것이다.

상기 주행장치에 관한 공지기술로는, 본 발명의 발명자가 제한하는 일본특허공보 제2689127호에 기재된 “벽면에 흡착하여 그 표면을 따라 이동 가능한 장치” 또는 일본특허공보 제2805614호에 기재된 “벽면에 흡착하여 그 표면을 따라 이동 가능한 장치”가 알려져 있다.

장치로는, 장치본체와 상기 장치본체에 장착된 이동수단인 차륜과 상기 장치본체에 연결된 자유단부가 물체표면에 접촉하여 고정될 수 있는 부압흡착 씰로, 상기 물체표면에 수직인 회전축을 축선으로 회전하는 부압흡착 씰과, 상기 장치본체, 상기 물체표면 및 상기 부압흡착 씰에 의해 규정된 감압영역의 내부에 유체를 외부로 배출하기 위한 부압생성수단과 상기 감압영역 내부의 부압이 임의의 압력 이상 수치로 커지면 주변을 둘러싼 유체를 상기 감압영역의 내부에 유입시켜 해당 부압을 임의의 수치로 유지하기 위한 진공파괴밸브인 일반적으로 바큠브레이커라 명명되어 진공압력을 일정하게 유지시키는 릴리프 밸브(relief valve)가 구비되어 있다.

또한 상기 릴리프 밸브는 반드시 상기 물체본체에 직접 장착되지 않고, 상기 물체본체와 상기 부압생성수단을 연결하는 석션호스(suction hose)에 있어서, 상기 석션호스와 상기 장치본체에 근접하게 부착시킬 수도 있다.

장치에 있어서, 부압생성수단이 부세(付勢)되면 가압영역의 내부 유체가 외부로 배출되고 감압영역 내외의 유체 압력 차에 따라 장치본체에 작용하는 유체압력은 차륜을 통하여 물체표면에 전달되어 장치가 물체표면에 흡착된다. 또 흡착된 상태에서 전동모터와 같은 구동수단에 의하여 차륜을 회전 구동시킴으로 상기 차륜의 작용에 의해 장치는 물체표면을 따라 이동한다.

또 예를 들면 연마포 등의 연마부재가 부착된 부압흡착 씰을 회전시키면 물체표면을 연마 청소하는 것이 가능하여 상기 연마 청소작업 시에 발생하는 분진은 해당 부압생성수단의 작용의 의해 전부 흡인 회수된다.

장치로는 물체표면 상에 있어 각종 청소작업에서 분진을 발생시키는 일 없이 리모콘 컨트롤러로 안전하고 효율적으로 실행할 수 있다.

[특허문헌 1] 일본특허공보 제2689127호

[특허문헌 2] 일본특허공보 제2805614호

상기 서술된 일본특허공보 제2689127호 및 일본특허공보 제2805614호에 개시된 “벽면에 흡착하여 그 표면을 따라 이동 가능한 장치”에 있어서는 다음과 같이 해결해야 할 과제가 있다.

즉, 관련 “벽면에 흡착하여 그 표면을 따라 이동 가능한 장치”에 있어서는 물체표면과 부압흡착 씰과의 접촉 압력이 비교적 적은 압력으로 조절될 수 있도록 압력조절공간의 압력을 조절하는 수단을 갖추고 있으나, 만약 상기 압력조절수단을 갖추지 않고 물체표면과 부압흡착 씰과의 접촉압력이 증가하면, 상기 부압흡착 씰이 장치본체를 회전시키려는 토크가 커지게 되므로 장치가 물체표면을 따라 이동할 때 직진이동이 방해 받는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 “벽면에 흡착하여 그 표면을 따라 이동 가능한 장치”에 있어서 장치가 물체표면을 따라 이동할 때에 직진이동을 방해받지 않는 수단을 갖춘 장치로서 “회전하는 2식의 부압흡착 씰을 갖춘 주행장치”를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 갖춘 물체표면을 흡착 주행하는 주행장치에 있어서, 상기 주행장치는, 상기 주행장치의 주행방향에 평행하고, 상기 주행장치의 중심축선인 주행축선을 구비하여 주행 방향을 향하여 상기 주행장치의 좌우로 각 1식의 회전하는 부압흡착 씰을 구비하고, 일 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 상기 주행축선과의 거리는 타 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 상기 주행축선과의 거리와 거의 동일하고, 각 부압흡착씰의 외주 형상에서 상기 외주형상은, 회전축선에서 가장 먼 외주단단부인 최원외주단부와 회전축선에서 가장 가까운 외주단부인 최단외주단부를 구비하도록 형성되고, 각 부압흡착 씰의 내부에는 구동되는 차륜을 구비하며, 각 부압흡착 씰의 내부에 구비되고, 주행축선를 중심선으로 좌우대칭의 위치에 배치되어 있는 좌우의 구동차륜과, 각 부압흡착 씰의 외부에 구비되고, 좌우의 구동차륜과 대면한 평판상의 주 프레임부재의 하부의 양단부의 좌우 대칭의 위치에는 각 1식의 구동차륜이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위해서는 본 발명에 의하면 2식의 부압흡착 씰은 동시에 회전하도록 구성되고, 일 방향의 부압흡착 씰의 최원외주단부와 상기 주행축선의 거리가 최대이면, 타 방향의 부압흡착 씰의 최단외주단부와 상기 주행축선과의 거리가 최대가 되도록 구성된 것을 특징인 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위해서는 일 방향의 부압흡착 씰의 회전방향과 타 방향의 부압흡착 씰의 회전방향은 역방향인 것이 특징인 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위해본 발명에 의하면 일 방향의 부압흡착 실의 회전방향과 타 방향의 부압흡착 씰의 외전방향은 동일한 방향인 것이 특징인 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따르면 각 부압흡착 씰은 내부에 적어도 1식의 구동차륜을 구비하고, 외부에는 내부의 구동차륜과 동시에 동일방향으로 회전하는 적어도 1식의 외부구동차륜을 구비하는 것이 특징인 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위해서 본 발명에 의하면 각각의 부압흡착 씰에 있어서 각 부압흡착 씰은 내부에 적어도 하나의 구동차륜을 구비하고, 외부에는 자유로 회전하는 적어도 1식의 외부구동차륜을 구비하는 것이 특징인 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의하면 내부에는 1식의 구동차륜을 구비한 각각의 부압흡착씰에서 상기 구동차륜은 외부구동차륜 또는 외부자유차륜보다 멀리 위치하는 것이 특징인 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 주행장치가 제공된다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의하면 각각의 부압흡착 씰에서 내부에 복수의 구동차륜이 구비되는 점이 특징인 회전하는 2식 부압흡착 씰을 구비한 주행장치가 제공된다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명의 주행장치에 있어서는 주행장치의 주행축선의 좌우에 각 1식의 회전하는 부압흡착 씰을 구비하고, 각각의 부압흡착 씰의 내부에는 구동되는 차륜을 구비하고 있다는 것에 따라 각각의 부압흡착 씰이 회전하여도 그에 따른 반작용은 주행장치 본체에 영향을 주지 않는다. 즉, 각각의 부압흡착 씰이 회전하여도 주행장치 본체를 회전시키려는 힘은 발생하지 일절 발생하지 않기 때문에 장치가 물체표면을 따라 이동할 때에 직진으로 이동하는 것을 방해 받는 문제가 발생하지 않는다.

본 발명의 주행장치에 있어서, 일 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 주행축선과의 거리는 타 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 해당주행축선과의 거리와 거의 동일하고, 각각의 부압흡착 씰의 외주 형상에 있어서, 상기 외주 형상은 회전축선에서 가장 먼 외주단부의 최원외주단부와, 회전축선에서 가장 가까운 외주단부인 최근외주단부를 구비한 형상을 이루고 있다는 것에 따라 좌우 2식의 부압흡착 씰은 일 방향의 부압흡착 씰과 타 방향의 부압흡착 씰 사이에 있는 물체표면의 모든 면에 대하여 접촉작용이 이뤄지므로 예를 들면 청소얼룩이 발생하는 문제가 발생하지 않는다.

본 발명의 주행장치에 있어서, 각각의 부압흡착 씰의 내부에 1식의 구동차륜을 구비한다는 것에 따라 부압흡착 씰의 1식의 구동차륜과의 크기 대비에 있어서, 부압흡착 씰은 가능한 작게, 구동차륜은 가능한 크게 제작하는 것이 가능하므로 가볍고 소형의 주행장치가 실현가능하며 물체표면에 용접선 등의 커다란 홀이 형성되어도, 대형의 구동차륜을 구비하고 있기에 상기 홀을 통과하여 주행할 수 있다.

본 발명의 주행장치에 있어서, 일 방향의 부압흡착 씰의 회전방향과 타 방향의 부압흡착 씰의 회전방향이 역방향이다는 점에 따라 각각의 부압흡착 씰에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심 위치에 따라 각각의 부압흡착 씰의 회전위상이 어느 위상각도에 있어서도 상기 흡착력 중심 위치가 상호 밸런스를 갖춘 위치에 있으므로 안정된 장치의 흡착주행이 가능해진다.

본 발명의 주행장치에 있어서 내부에 1식의 구동차륜을 구비한 각각의 부압흡착 씰에 있어서 상기 구동차륜의 배치에서 상기 구동차륜은 외부구동차륜 또는 외부자유차륜보다 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다는 점에 따라 장치의 안정성이 향상된 흡착 주행이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주행장치를 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 A-A의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 장치를 물체표면의 방향에서 도시한 배면도
도 4는 도 3에 도시된 장치의 B-B의 단면도
도 5는 도 3에 도시된 장치의 C-C의 단면도
도 6은 반전 2출력축이 포함된 기어드 에어모터8의 상면도와 측단면도
도 7은 도 3에 도시된 장치의 2식의 부압흡착 씰의 상관위상을 도시한 도면
도 8은 도 3에 도시된 장치의 2식의 부압흡착 씰의 상관위상이 시간이 경과함에 따라 변화되는 상태를 도시한 도면
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 주행장치를 물체표면의 방향에서 바라본 배면도에서 2식의 부압흡착씰의 상관위상을 도시한 도면
도 10은 도 9에 도시된 장치에서 2식의 부압흡착 씰의 상관위상이 시간의 경과에 따라 변화하는 상태를 도시한 도면
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 주행장치를 물체표면의 방향에서 바라본 배면도에도 2식의 부합흡착 씰의 상관위상을 도시한 도면

이하 본 발명에 따라 구성된 장치의 적절한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

[실시예]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주행장치가 벽면에 있는 물체표면(1)의 부압을 이용하여 흡착하고 있는 상태를 나타내고, 물체표면(1)에서 멀어진 방향에서 주행장치와 물체표면(1)을 도시한 평면도이다.

도 1에서, 주행장치는 주행축선 T를 중심축선으로 상승주행, 하강주행, 시계방향의 선회주행 또는 반 시계방향의 선회 주행할 수 있지만, 주행장치을 구상하는 부재의 명칭에 있어서는 이하 주행축선 T를 경계로 좌측의 부분을 좌라고 호칭하고, 우측의 부분을 우라고 호칭한다.

이하 적절한 실시예의 주행장치를 도 1 내지 도 7를 참조하여 설명하기로 한다.

도면의 장치는 주행장치프레임을 구비하고, 상기 주행장치프레임은 주행축선 T를 중심축선으로하여 좌우대칭의 형상을 이루고, 상기 주행장치프레임의 구성에 있어서 상기 주행장치프레임은, 주행축선 T를 중심선으로 좌우대칭의 위치에 배치되어 있는 좌우 각 1개의 구동차륜(11)과 대면한 사각형의 개구부(205)와 평판상의 주 프레임 부재(201)를 구비하고, 좌측의 개구부(205)를 둘러싼 위치에 주 프레임부재(201)에 용착된 물체표면(1)의 방향이 개구된 원통형상의 좌고정원통부재(203)와 물체표면(1)의 방향이 개구된 원통형상의 우고정부재(204)를 구비하고, 주 프레임부재(201)에 용착되어 2개의 개구부(205)를 통과시킨 뒤 사각상의 형상을 한 사각상부재(202)와 사각상부재(202)에 용착된 석션호스 이음새(301)로 형성되어 있다. 이어서, 석션호스 이음새(301)는 석션호스(미도시)를 통해 진공펌프와 같은 부압생성수단(미도시)에 접속되어 있다.

좌고정원통부재(203)의 개구부의 외주연결부에는 구슬베어링(4) 내륜부가 고정되어 있고, 구슬베어링(4)의 외륜부에는 좌회전원통부재(511)가 고정되어 있고, 좌회전원통부재(511)의 원주 외측면에는 좌스프로켓부재(501)가 용착되어 있어 좌회전원통부재(511)는 좌부압흡착 씰(601)이 견고하게 고정될 수 있다.

또한, 좌회전원통부재(511) 및 좌스프로켓부재(501)는 구슬베어링(4)의 작용에 의해 회전축선 PL을 중심으로 회전이 가능하다.

우고정원통부재(204)의 개구부의 외주연결부에는 구슬베어링(4)의 내륜부가 고정되어 있으며, 구슬베어링(4)의 외륜부에는 우회전원통부재(512)가 고정되어 있고, 우회전원통부재(512)의 원주외측면에는 우스프로켓부재(502)가 용착되어 우회전원통부재(512)는 우부압흡착 씰(602)이 고정되어 있다.

또한, 우회전원통부재(512) 및 우스프로켓부재(502)는 구슬베어링(4)의 작용에 의해 회전축선 PR을 중심으로 회전이 가능하다. 더불어 회전축선 PL과 주행축선 T와의 거리는 회전축선 PR과 주행축선 T의 거리와 거의 동일하다.

좌부압흡착 씰(601)은 예를 들어 폴리우레탄, 합성고무 등의 비교적 유연한 재료로 형성되어 있어 그 고리 형태의 좌프런지부재(603)가 12개의 볼트로 좌회전원통부재(511)에 고정되어 있고, 좌부압흡착 씰(601)의 형상에 대해 서술하면 고리 형태의 좌프런지부재(603)에서 물체표면(1)의 방향으로 회전축선 PL에서 떨어진 방향에 늘어진 물체표면(1)에 접촉하는 자유단부를 구비하고 좌부압흡착 씰의 전체 형상은 끝으로 갈수록 넓어지는 고리형태를 띄고 있다.

좌부압흡착 씰(601)의 형상에 관하여 보다 자세하게 설명하면, 좌부압흡착 씰(601)은 물체표면(1)과 평행의 면의 어떤 면을 절단하여도 그 형상은 동일의 중심축선을 구비하는 동심원형이지만, 상기 중심축의 위치는 회전축선 PL과 다른 위치이며, 상기 중심축이 회전축선 PL에서 편심된 위치 상에서 좌프런지부재(603)가 좌회전원통부재(511)에 고정된다.

따라서, 좌부압흡착 씰(601)은 회저축선 PL을 중심으로 편심회전하며, 좌부압흡착 씰(601)의 형상은 회전축선 PL에서 가장 먼 외주단부에 있는 최원외주단부와 회전출선 PL에서 가장 가까운 외주단부이 최단외주단부를 구비한 형상을 이룬다.

더욱이, 좌부압흡착 씰(601), 좌회전원통부재(511), 구슬베어링(4), 좌고정원통부재(203), 주 프레임부재(201), 사각상부재(202) 및 석션호스 이음부(301)는 물체표면(1)과 함께 감압영역(21)으로 규정한다.

우부압흡착 씰(602)은 예를 들어 폴리우레탄, 합성고무 등의 비교적 유연한 재료를 소재로 형성되며, 고리 형태의 우프런지부재(604)가 12개의 볼트로 우회전원통부재(512)에 고정되고, 우부압흡착 씰(602)의 형상에 대해 설명하면, 고리형태의 우프런지부재(604)에서 물체표면(1)의 방향으로 동시에 회전축선 PR에서 떨어진 방향에 늘어진 물체표면(1)에 접촉하는 자유단부를 구비하고, 우부압흡착 씰(602)의 전체 형상은 끝으로 갈수록 넓어지는 고리형태로 형성되어 있다.

우부압흡착 씰(602)의 형상에 관하여 보다 자세하게 설명하면, 우부압흡착 씰(602)은 물체표면(1)과 평행의 면의 어떤면을 절단하여도 그 형상상은 동일의 중심축선이 형성된 동심원형이지만, 상기 중심축의 위치는 중심축선 PR 의 위치와 다르게 되어 있기 때문에 상기 중심축이 회전축선 PR에서 편심된 위치에 마련된 것과 같이 우프런지부재(604)가 우회전원통부재(512)에 고정된다.

따라서, 우부압흡착 씰(602)은 회전축선 PR을 중심으로 편심회전하며, 우부압흡착 씰(602)의 형상은 회전축선 PR 에서 가장 먼 외주단부에 있는 최원외주단부와 회전축선 PR에서 가장 가까운 외주단부인 최단외주단부를 갖춘 형상이다.

더욱이, 우부압흡착 씰(602), 우회전원통부재(512), 구슬베어링(4), 우고정원통부재(204), 주 프레임부재(201), 사각상부재(202) 및 석션호스 이음부(301)는 물체효면(1)과 함께 감압영역(21)을 규정한다.

주행장치 프레임(2)의 주 프레임부재(201)는 좌부압흡착 씰(601)과 우부압흡착 씰(602)를 회전 구동하는 반전 2출력 축을 포함하는 기어드 에어모터(8)가 고정되어 있다.

반전 2출력 축을 포함하느 기어드 에어모터(8)는 기어케이싱(800)과 에어모터(805)와 에어모터(805)의 출력 축에 연결된 구슬베어링(806)에 의해 축지된 우출력축(804)과 구슬베어링(806)에 의해 축지된 좌출력축(803)과 우출력축(804)을 서로 반대방향으로 회전 구동하는 1대의 스파기어(801)와 좌출력축(803)에 고정된 좌스프로켓(901)과 우출력축(804)에 고정된 우스프로켓(902)으로 구성되어 있다.

좌스프로켓(901)과 좌스프로켓부재(501)는 좌롤러체인(101)에 의해 연결되고, 우스프로켓(902)과 우스프로켓부재(502)는 우롤러체인(102)에 의해 연결되어 있다.

이로 인하여 좌부압흡착 씰(601)과 우부압흡착 씰(602)은 서로 반대방향으로 동시에 회전하며, 도 7을 참조하여 좌부압흡착 씰(601)의 위상과 우부압흡착 씰(602)의 위상의 상관관계를 설명하면, 도 7에 도시된 점 PL과 점 PR을 연결하는 선상에 있어서 주행축선 T에서 가장 떨어진 부분에 좌부압흡착 씰(601)의 최완외주단부FR가 있고, 점 PL과 점 PR을 연결하는 선상에 있어 주행축선 PR의 반대방향으로 가장 떨어진 위치에 좌부압흡착 씰(601)의 최근외주단부 NL가 위치한다. 2식의 부압측착 씰의 상태에 있어서, 상관위상의 초기 설정상태를 설정하고, 상기 상태에 있어서, 좌스프로켓(901)과 좌스프로켓부재(501)와는 좌롤러체인(101)에 의해 연결되고, 우스프로켓(902)과 우스프로켓부재(502)는 우롤러체인(102)에 의해 연결된다.

이로인해 좌부압흡착 씰(601)과 우부압흡착 씰(602)은 서로 접촉하지 않고 연속적으로 편심 회전 운동을 할 수 있다.

더욱이, 좌부압흡착 씰(601), 우부압흡착 씰(602)의 자유단부에는 연마부재, 브러시부재, 섬유부재 등의 물체표면(1)을 청소하기 위한 재로가 원 터치 밀착수단인 벨크로테입(606)을 통해 장착될 수도 있다.

주 프레임부재(201)의 2개의 개구부(205)에 대면한 각각의 부분은 주행축석 T를 중심축으로 좌우 대칭한 위치에 각 1식의 구동차륜(11)이 배치된다. 각각의 구동차륜(11)에는 스프로켓(13)이 고정된다. 각각의 구동차륜(11)은 고정축(12)에 구슬베어링(111)을 개입시켜 축지되고, 고정축(12)은 주 프레임부재(201)에 볼트, 너트로 고정된 브라켓(121, 122)에 의해 지지된다.

사각상부재(202)의 양 측면에는 각각 양축식 감속기가 첨부된 전동모터(14)가 고정되고, 각각의 양축식 감속기를 부착한 전동모터(14)에 대하여 사각상부재(202) 내부의 출력축에는 스프로켓(15)이 고정된다.

도 2에서 좌측의 구동차륜(11)은 좌측의 양축식 감속기가 부착된 전동모터(14)에 연결된 롤러체인(16)을 통하여 회전 구동되고, 우측의 구동차륜(11)은 우측의 양축식 감속기가 부착된 전동모터(14)에 연결된 롤러체인(16)은 통해 회전 구동된다.

주 프레임부재(201)의 하부의 양단부, 즉 주행축선 T를 중심축으로 하여 좌우 대칭의 위치에는 각 1식의 구동차륜(31)이 배치된다. 각각의 구동차륜(31)은 고정축(32)에서 구슬베어링을 제공하여 축지되고, 고정축(12)은 주 프레임부재(201)에 볼트, 너트로 고정된 브래킷(35)에 의해 지지된다. 더불어, 각각의 구동차륜(31)에는 스프로켓(33)이 고정된다.

2개의 양축식 감속기가 부착된 전동모터(14) 각각에서 사각상부재(202) 외부에 있는 출력축으로 스프로켓(25)이 고정된다. 도 1에 도시된 바와 같이 좌측의 구동차륜(31)은 좌측의 양축식 감속기가 부착된 전동모터(14)에 제공된 롤러체인(34)에 의하여 회전 구동되며, 우측의 구동차륜(31)은 우측의 양축식 감속기가 부착된 전동모터(14)에 제공된 롤러체인(34)에 의하여 회전 구동된다.

도 7에서는 2개의 구동차륜(11) 각각의 회전축선을 S로 표시하고 있지만, 2개의 S 각각은 부압흡착 씰의 회전축선 PL, PR 보다도 위측에 배치되어 있다. 도 7에 있어서, 만약 2개의 S 각각이 부압흡착 씰의 회전축선 PL, PR과 같은 위치에 배치되어 있다고 가정하고, 2식의 부압흡착 씰이 점 PL과 PR을 연결하는 선을 중시축으로 상하 대칭의 위치에 배치된다고 가정한다면, 각각의 부압흡착력은 2개의 구동차륜(11)에만 작용하게 된다.

그러나, 2개의 S 각각이 부압흡착 씰의 회전축선 PL, PR보다 위측에 배치됨에 따라 부압흡착력은 2개의 구동차륜(11) 이외에 2개의 구동차륜(31)에도 그 일부가 작용하게 된다.

이하, 상술한 장치의 작용 효과에 대해 설명하기로 한다.

부압생성수단(미도시)를 작동시키면, 감압영역(21)의 내부의 대기와 동일한 유체가 석션호스 이음부(301) 및 석션호스(미도시)를 통해 외부로 배출되고, 감압영역(21)이 필요한 만큼 감압된다.

각 감압영역(21)이 감압되면, 감압영역(21)의 내외의 유체압력 차이에 의하여 주행장치프레임에 작용하는 대기와 같은 둘러싼 유체 압력에 의해 장치가 물체표면(1)에 흡착된다.

감압영역(21)의 내부의 압력이 기대한 압력으로 유지될 때, 좌부압흡착 씰(601), 우부압흡착 씰(602)은 감압영역(21) 내외의 압력 차에 따라 물체표면(1)에 강하게 흡착됨고, 감압영역(21)의 외부 유체가 그 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다.

도 1에서, 주행장치가 물페표면(1)에 부압흡착하고 있는 상태에서 주행장치의 좌우의 1식의 양축식 감속기가 부착된 전동모터(14)를 작동시키고, 좌측 구동차륜(11, 31)과 우측 구동차륜(11, 31)을 같은 방향으로 회전시키면 장치는 물체표면을 따라 직진(상승 또는 하강)하게 된다.

또한, 좌측 구동차륜(11, 31)와 우측 구동차륜(11, 31)을 열방향으로 회전 구동시키면, 본 장치는 선회(좌선회 또는 우선회) 한다.

도 1 및 도 7에서, 주행장치가 물체표면(1)에 부압흑착하고 있는 상태에서, 반 축2출력축이 부착된 기어드 에어모터(8)을 작동시키면, 좌부압흡착 씰(601)과 우부압흡착 씰(602)는 서로 반대방향에 있는 화살표방향으로 편심회전한다.

이와 같이, 좌부압흡착 씰(601)과 우부압흡찰 씰(602)의 각각의 자유단부에 장착된 연마부재 등으로 물체표면(1)을 청소하기 위한 재료가 물체표면(1)에 접촉하며 회전함에 따라 이러한 청소재료의 작용에 의하여 물체표면(1)이 클리닝된다.

또, 연마부재 등의 청소재료와 물체표면(1)과의 작은 틈새를 이용하여 외부의 유체가 감압영역(21)에 유입됨에 따라 이러한 유체흐름에 따른 클리닝시에 발생하는 분진 등은 감압영역(21) 내부에서 흡입 회수될 수 있다.

도 8은 도 7에 도시된 2식의 부압흡착 씰에서 상기 2식의 부압흡착 씰의 상관위상이 시간이 경화함에 따라 변화하는 상태를 4개의 표로 도시한 도면이다.

도 8의 1에서 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심은, 회전축선 S와 구동차륜(31)의 중간 위치에서 회전축선 S에 근접한 위치에 구비되고, 우부압흡착 씰(602)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심 또한 회전축선 S와 구동차륜(31)의 중간위치에 구비된 회전축선 S에 근접한 위치에 구비되어 2개의 구동차륜(31)은 이미 물체표면(1)에 밀착되기 때문에 주행장치는 물체표면(1)을 따라 안정된 흡착 주행이 가능해진다.

도 8의 2에서 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심은 회전축선 S의 소정 위치 상부에 위치하기 때문에 불안정하며, 우부압흡착 씰(602)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심은 회전축선 S와 구동차륜(31)의 중간위치에 위치하기 때문에 도 8의 1에서와 같이 구동차륜(31)보다 가까운 위치에 있으므로 매우 안정되어 있다. 따라서 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡력이 불안정하여도 좌부압흡착 씰(601)의 위상과 우부압흡착 씰(602)의 위상과의 상관관계는 점 PL과 점 PR을 연결하는 선의 중심축에 대해 상하 대칭관계에 있기 때문에 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡착력과 우부압흘 씰(602)에 작용하는 부압흡착력은 서로 조화되고, 결론적으로 2개의 구동차륜(31)은 물체표면(1)에 이미 밀착하고 있기 때문에 주행장치는 물체표면(1)을 따라 안정된 흡착주행이 가능해진다.

도 8의 3에서는 도 8의 1과 같은 이유로 2개의 구동차륜(31)은 이미 물체표면(1)에 밀착되어 있으므로, 주행장치는 물체표면(1)을 따라 안정된 흡착주행이 가능해진다.

도 8의 4에서는 도 8의 2와 같은 이유로, 2개의 구동차륜(31)은 이미 물체표면(1)에 밀착되어 있으므로 주행장치는 물체표며(1)을 따라서 안정된 흡착주행이 가능해진다.

이상의 결론으로 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 알맞은 실시예의 주행자치에 있어서는 물체표면(1)이 벽면이어도, 물체표면(1)을 따라 안정된 흡착 주행이 가능해진다.

위에 서술한 도 1 내지 도 8에 도신된 본 발명의 알맞은 실시예의 주행장치는 다음의 결과를 나타낸다.

“주행장치의 주행차선의 좌우에 각1식의 회전하는 부압흡착 씰을 구비하고, 각각의 부압흡착 씰의 내부에는 구동가능한 차륜이 구비되어 있다”는 점에 따라 각각의 부압흡착 씰이 회전하여도 그 반 작용은 주행장치 전체에 미치지 못한다. 따라서 각각의 부압흡착 씰이 회전하여도 주행장치 전체를 회전시킬 수 있는 힘을 이절 발생하지 않으므로, 이로인해 장치가 물체표면을 따라서 이동할 때에 수직 이동이 방해받는 문제점이 발생하지 않게 된다.

“일 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 상기 주행축선과의 거리는 타 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 상기 주행축선과의 거리와 거의 일치하고, 각각의 부압흡착 씰의 외주 형상은 회전축선에서 가장 먼 외주형상인 최원외주단부와 회전축선에서 가장 가까운 외주단부에 위치한 최근외주단부가 구비된 형상을 이루고 있다”는 점에서 좌, 우 2식의 부압흡착 씰은 일 방향의 부압흡착 씰과 타 방향의 부압흡착 씰 사이에 있는 물체표면의 모든 면에 대하여 접촉작용이 일어나게 되므로 이로 인해 예를 들어 “청소얼룩”이 발생하는 문제점은 발생하지 않는다.

“각각의 부압흡착 씰의 내부에 <1식>의 구동차륜을 구비한다”라는 점에 따라 부압흡착 씰과 <1식>의 구동차륜은 큰 대비를 이뤄야 하므로 부압흡착 씰은 가능한 작게, 구동차륜은 가능한 크게 제작하는 것이 가능하므로 이로 인하여 가볍고 소형의 주행장치 실현이 가능해지고 물체표면에 용접선 등의 커다한 홀이 존재하여도 구동차륜이 구비되어 있기 때문에 상기 홀을 간단히 건너 주행할 수 있게 된다.

“일 방향의 부압흡착 씰의 회전방향과 타 방향의 부압흡착 씰의 회전방향은 역방향이다”라는 점에 기인하여 각각의 부압흡착 씰에 작용하는 부압흡착력의 흡착력중심의 위치는 각각의 부압흡착 씰의 회전위상이 어느 위상각도에서도 상기 흡착력 중심의 위치가 상호 밸런스를 갖춘 위치에 존재하므로, 장치는 안정된 흡착 주행이 가능해진다.

“내부에 1식의 구동차륜을 구비한 각각의 부압흡착 씰에 있어서 상기 구동차륜는 외부구동차륜 또는 외부자유차륜보다 떨어진 위치에 배치되어 있다”는 점에 따라 보다 안정된 장치의 흡착주행이 가능해질 수 있다.

이하로 도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제2의 알맞은 실시예의 주행장치에 관하여 설명하기로 한다. 본 발명의 제1의 알맞은 실시예의 주행자치와 본 발명의 제2 실시예의 주행장치와의 차이점에 관해 서술하면, 본 발명의 제1 실시예의 주행장치는 좌부압흡착 씰(601)과 우부압흡착 씰(602)는 좌스프로켓부재(501), 우스프로켓부재(502), 기어드 에어모터의 단축출력축에 고정된 스프로켓(9) 등의 상호간에 완축된 1식의 롤러체인(10)의 작용에 의해 동일 방향으로 편심 회전하는 것이다.

도 10은 도 9에 개시된 2식의 부압흡착 씰에서 상기 2식의 부압흡착 씰의 상호간 위상이 시간의 경과에 따라 변화하는 상태를 4개의 도면으로 나타내고 있는 도면이다.

도 10의 1에서 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심은 회전축선 S와 구동차륜(31)의 중간위치에 있어서 회전축선 S에 가장 근접한 위치에 구비되고, 우부압흡착 씰(602)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력중심 또하느 회전축선 S와 구동차륜(31)의 중간 위치에서 회전축선 S에 근접한 위치에 존재하므로 2개의 구동차륜(31)에는 이미 부압흡착력이 작용하고 있다고 할 수 있다.

따라서, 2개의 구동차륜(31)은 이미 물체표면(1)에 밀착한 상태이기 때문에 주행장치는 물체표면(1)을 따라 보다 안정된 흡착주행이 가능해진다.

도 10의 2에서 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심은, 회전축선 S와구동차륜(31)의 중간 위치이므로 도 10의 1의 구동차륜(31) 보다 근접한 위치에 있으므로 매우 안정되어 있고, 우부압흡착 씰(602)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심 또한 회전 축선 S와 구동차륜(31)의 중간 위치에 있으므로 도 10의 1의 구동차륜(31)보다 근접한 위치에 있으므로 매우 안정되어 있으므로 2개의 구동차륜(31)의 이미 물체표면(1)에 밀착되어 있기 대문에 주행장치는 물체표면(1)을 따라 안정된 밀착주행이 가능해진다.

도 10의 3에서는 도 10의 1과 같이 2개의 구동차륜(31)은 이미 물체표면(1)에 밀착되어 있으므로, 주행장치는 물체표면(1)을 따라 안정된 흡착주행이 가능해진다.

도 10의 4에서는 좌부압흡착 씰(601)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심은 회전축선 S보다 소정 위치 상부에 위치하므로 불안정하고, 우부압흡착 씰(602)에 작용하는 부압흡착력의 흡착력 중심 또는 회전축선 S 보다 상부에 위치하므로 불안정하기 때문에 2 개의 구동차륜(31)은 이미 물체표면(1)에 밀착되지 못한 상태이기 때문에 주행자치는 물체표면(1)을 따라서 안정된 흡착 주행이 불가능하다.

그러나 물체표면(1)이 상면이고, 2개의 구동차륜(31)의 주변에 추를 구비한다면 2개의 구동차륜(31)은 물체표면(1)에 밀착가능해지기 때문에 물체표면(1)을 따라 안정된 흡착 주행이 가능해진다.

이하로, 도 11에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 주행장치에 관하여 설명하기로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 다른 주행장치와 본 발명의 제3 실시예에 따른 주행장치와의 차이점은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 주행장치에서는 주행축선 T를 중심축으로 좌우대칭의 위치에 각 1식의 구동차륜(11)이 배치되지만, 본 발명의 제3 실시예에 따른 주행장치에서는 2식의 부압흡착 씰의 각각의 내부에 각 2식의 구동차륜(11)이 배치되어있다는 점이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 주행장치는 2식의 부압흡착 씰의 각각의 안쪽 부분에 각 2식의 구동차륜(11)이 배치되어 있으므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 주행장치 및 본 발명의 제2 실시예에 따른 주행장치보다 안정적인 흡착주행이 가능해질 수 있다.

그러나 본 발명의 제1 실시예에 따른 주행장치와 본 발명의 제2 실시예에 따른 주행장치는 “각각의 부압흡착 실의 내부 <1실>의 구동차륜을 구비하고 있다”는 점에 기인하여, 부압흡착 씰의 <1식>의 구동차륜과의 크기를 대비하여 부합흡착 씰은 가능한 작게 형성하고, 구동차륜은 가능한 크게 형성할 수 있으므로 경량으로 소형으로 제작가능한 주행장치가 실현 가능하고, 또한 물체표면에 용접선 등의 커다란 홀이 형성되어도 상기 홀을 지나 주행할 수 있다는 이점이 있지만 상기 본 발명의 제3 실시예에 따른 주행장치에서는 상기의 이점이 없다.

상기 서술한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 주행장치에 구비된 부압흡착 씰의 형상에 관하여 상기 부합흡착 씰은 물체표면(1)과 평행한 면의 소정의 면을 절단하여도 상기 형상들은 동일한 중심축을 구비하지만, 본 발명에 구비된 부압흡착 씰의 형상에 관한 상기 부압흡착 씰은 반드시 물체표면(1)과 평행한 면의 소정의 면을 절단하여도 상기 형상들은 동일의 중심축을 구비하는 동심원형이 아닐 수도 있고, 예시적으로 동일 중심축을 구비한 동심타원형의 형상일 수 있다. 또한, 예를 들면 동일 중심축을 구비한 동심사각형, 동일중심축을 구비한 다각형상으로 형성될 수도 있다.

더욱이 본 발명은 “회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 물체표면을 흡착 주행하는 주행장치”에 관한 장치로써 특징을 가니 물건이지만, 본 발명에 관해서는 “회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 물체표면을 흡착 주행하는 주행장치”를 복수 구비한 장치로도 본 발명에 적용할 수도 있다.

이상의 본 발명의 장치에 따른 실시예에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 장치는 상기 적절한 실시예 이외에도 특허청구 범위에 따라 종류별에 따른 실시예를 고려할 수 있다.

또한, 이상의 본 발명의 장치에 따른 실시예에 관한 설명은 본 발명의 장치가 대기중의 물체표면에 위치한 물건으로 설명을 했지만 본 발명의 장치는 수중에서도 적용될 수도 있다. 이상의 경우 부압생성수단에 관해서는 진공펌프를 대신하여 물펌프나 물구동이젝터(ejector)로 대신할 수도 있다.

[산업상의 이용 가능성]

이와 같은 부압흡착 씰을 구비한 주행장치는 물체표면에 부압을 이용하여 흡착하고, 상기 물체표면을 따라 이동하며, 물체표면에 부착된 오염물, 녹, 열화된 코팅 혹은 수조생물 등의 이물질을 제거하고 제고된 이물을 흡인 회수하는 드의 작업을 행하는 흡입기능 갖추고 있기 때문에 청소장치로서 광범위한 분야에서 적용시킬 수 있다.

T: 주행축선 PL: 좌부압흡착 씰의 회전축선
PR: 우부압흡착 씰의 회전축선 S: 구동차륜의 회전축선
1: 물체표면 2: 주행장치 프레임
4: 구슬베어링
8: 반전 2출력 축이 포함된 기어드 에어모터
11, 31: 구동차륜 12, 32: 고정축
13, 15, 25, 33: 스프로켓
14: 양축식 감속기를 포함한 전동모터
16, 34: 롤러체인 21: 감압영역
101: 좌롤러체인 102: 우롤러체인
121: 좌차륜부라켓 122: 우차륜브라켓
201: 주프레임부재 202: 사각상 부재
203: 좌고정원통부재 204: 우공정원통부재
301: 석션호스 이음새 511: 좌회전원통부재
512: 우회전원통부재 601: 좌부압흡착 씰
602: 우부압흡착 씰 603: 좌프런지부재
604:우프런지부재 800: 기어케이싱
801: 좌스파기어 802: 우스파기어
803: 좌출력축 804: 우츨력축
901: 좌스프로켓 902: 우스프로켓

Claims

회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 물체표면을 흡착 주행하는 주행장치로서, 상기 주행장치는,
상기 주행장치의 주행방향과 평행하고, 상기 주행장치의 중심축선인 주행축선을 구비하여 주행 방향을 향해 상기 주행축선의 좌우로 각 1식의 부압흡착 씰을 구비하고,
일 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 상기 주행축선과의 거리는 타 방향의 부압흡착 씰의 회전축선과 상기 주행축선과의 거리는 동일하고,
각 부압흡착씰의 외주 형상에서 상기 외주형상은, 회전축선에서 가장 먼 외주단단부(最遠外周短端部)인 최원외주단부(最遠外周端部와) 회전축선에서 가장 가까운 외주단부인 최단외주단부(最短外周端部)를 구비하도록 형성되고,
각 부압흡착 씰의 내부에는 구동되는 차륜을 구비하며,
각 부압흡착 씰의 내부에 구비되고, 주행축선를 중심선으로 좌우대칭의 위치에 배치되어 있는 좌우의 구동차륜과,
각 부압흡착 씰의 외부에 구비되고, 좌우의 구동차륜과 대면한 평판상의 주 프레임부재의 하부의 양단부의 좌우 대칭의 위치에는 각 1식의 구동차륜이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 1에 있어서,
2식의 부압흡착 씰은 동시에 회전하도록 구성되고,
일 방향의 부압흡착 씰의 최원외주단부와 상기 주행축선의 거리가 최대이면, 타 방향의 부압흡착 씰의 최단외주단부와 상기 주행축선과의 거리가 최대가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 2에 있어서,
일 방향의 부압흡착 씰의 회전방향과 타 방향의 부압흡착 씰의 회전방향은 역방향인 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 2에 있어서,
일 방향의 부압흡착 실의 회전방향과 타 방향의 부압흡착 씰의 외전방향은 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
주행축선를 중심선으로 좌우대칭의 위치에 배치되어 있는 좌우의 구동차륜과 주 프레임부재의 하부의 양단부의 좌우 대칭의 위치에 배치된 좌우의 구동차륜이 같은 방향으로 회전하면 상기 주행장치는 상기 물체표면에 대해 승강하는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
주행축선를 중심선으로 좌우대칭의 위치에 배치되어 있는 좌우의 구동차륜과 주 프레임부재의 하부의 양단부의 좌우 대칭의 위치에 배치된 좌우의 구동차륜이 열방향으로 회전하면, 상기 주행장치는 상기 물체표면에 대해 좌측 또는 우측으로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
내부에는 1식의 구동차륜을 구비한 각각의 부압흡착 씰에서 상기 구동차륜은 외부구동차륜 또는 외부자유차륜보다 멀리 위치하는 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
각각의 부압흡착 씰에서 내부에 복수의 구동차륜이 구비된 것을 특징으로 하는 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비하는 주행장치.
청구항 1에 기재된 회전하는 2식의 부압흡착 씰을 구비한 주행장치를 복수로 구비한 것을 특징으로 하는 주행장치.