KR101469019B1 - 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치는,갱생작업을 위한 다양한 장비를 장착하며 노후관 내부를 주행하는 차체를 구성하는 바디프레임에 구비되는 주행장치에 있어서, 상기 바디프레임의 양측 중 어느 하나 이상의 일측에 형성되고, 상대회전이 가능한 베어링을 내장한 회전축부를 기준으로 자유롭게 회동되는 차륜지지용 휠 브라켓; 상기 차륜지지용 휠 브라켓에 결합되는 두 개 이상의 바퀴 및 상기 두 개 이상의 바퀴 둘레를 둘러싸는 구조로 연장되는 무한궤도부를 구비하는 트랙부; 및 상기 차륜지지용 휠 브라켓에 결합되는 두 개 이상의 바퀴 중 상기 트랙부의 무한궤도부를 동작시키는 구동바퀴를 회전구동시키는 구동모터부;를 포함한다.
따라서, 차체를 구성하는 프레임에 견고하게 고정되지 않고 자유롭게 회동되는 별개의 부품으로 형성되는 차륜지지용 휠 브라켓을 구비하여 차체에 탈착이 용이하면서도 배관내부의 접촉면 상태에 따라 자유롭게 유동이 가능하며 조향능력과 주행능력을 향상시키고 유지보수를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 차체 프레임에서 요구되는 복잡한 구조의 기계적 구성을 필요로 하지 않아 종래기술에 비해 낮은 강성과 무게로 설계가 가능해져 장비제조비용 및 운용비용을 절감할 수 있는 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇을 제공하는 효과가 있다.

Description

배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇 {Wheel track device for autonomous driving vehicle and driving robot having the same for regenerating superannuated pipes }

본 발명은 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차체를 구성하는 프레임에 견고하게 고정되지 않고 회동되는 별개의 부품으로 형성되는 차륜지지용 휠 브라켓을 구비하여 조향능력과 주행능력을 향상시키고 유지보수를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 장비제조비용 및 운용비용을 절감할 수 있는 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇에 관한 것이다.

일반적으로 상수도관, 하수도관, 송유관, 가스관 등 유체를 이송하는 관들은 주로 주철관, 강관, 합성수지관, 콘크리트관들이 이용된다.

이 중에서도 대형관은 주로 주철관이나 강관을 이용하게 되는데, 주철관이나 강관 등을 장시간 사용하게 되면, 내부를 통과하는 유체나 기타 이물질 등에 의해 노후화되면서 부식되거나 손상하는 문제가 발생한다.

특히, 주철관 또는 강관으로 이루어진 상수도관의 경우에는 보다 안전한 식수 공급을 위해 그 내부를 코팅하여 산화하는 것을 방지하고 있으나, 장시간 사용하게 되면 관로 내부의 코팅부가 부식되거나 벗겨지는 등의 문제점이 발생한다.

이를 해결하기 위한 방안으로 관로 전체를 교체하는 방법도 있지만 관로 전체를 교체하기 위한 굴착공사는 교통정체를 유발하고, 교체시간과 비용이 많이 소요되며, 교체된 관의 이음부의 누수가 또다시 발생할 수 있어 이로 인한 경제적 손실 및 수명도 짧아지는 문제점이 야기됨에 따라 관로를 그대로 둔 상태에서 개량하는 비굴착 갱생공법들이 적용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 비굴착 노후관 갱생공법에 관한 갱생방법이 도시된 흐름도이고, 도 2는 종래기술에 따른 노후관 내부의 갱생장비의 작업상태를 보여주는 개략적인 도면이다.

종래기술에 따른 노후관로의 갱생방법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상수관 또는 하수관 등 갱생 작업을 진행할 관로(P)에서, 관 갱생 구간(RP)을 설정하고, 설정된 구간(RP)내를 통과하는 상수 또는 하수 등의 유체의 흐름을 차단한다.

관 갱생 구간(RP)은 갱생 조건에 따라 적정한 길이로 설정한다. 예를 들면, 2km 정도의 범위로 설정할 수 있다.

유체의 흐름을 차단하는 방법은, 관로(P)에 설치된 밸브를 닫아 갱생 구간(RP)로 유입되는 유체를 차단하거나, 유체를 다른 관로로 바이패스시켜 갱생 구간(RP)에 유체가 통과하지 않도록 하는 방법 등을 공지의 다양한 방법들을 이용할 수 있다.

다음, 관 갱생 구간(RP)에 갱생 장비를 투입하기 위한 작업구(H)를 구축한다. 이때, 반드시 관 갱생 구간(RP)의 양쪽 모두에 작업구(H)를 구축할 수 있으나, 도 2에 예시된 바와 같이, 필요에 따라서는 한 쪽에만 작업구(H)를 구축하고, 반대쪽은 통기구(J)만을 구축하는 것도 가능하다.

다음, 상기 작업구(H)를 통해 관 갱생 구간(RP) 내에 외부 공기(외기)를 불어 넣어주고 반대쪽 통기구(J)를 통해 외부로 배출하는 환기 장치(10)를 설치한다.

즉, 작업구(H) 및 통기구(J)가 구축되면, 관 갱생 구간(RP)의 작업구(H)에는 공기 투입장치(1)를 설치하고, 반대쪽 통기구(J)에는 배기장치(2)를 구축하여 환기 장치를 설치하는 것이다. 물론, 공기 투입장치(1)와 배기장치(2)에는 관 갱생 구간의 관로 내부로 연결되는 통기 덕트(3)(4)가 연결되어 구성된다.

다음, 관 갱생 구간(RP) 내에 상기 작업구(H)를 통해 준설 장비(미도시) 및 배수 장비(미도시) 등을 투입하여 갱생 구간(RP)의 관로를 청소한다.

즉, 관 갱생 구간(RP)의 관로를 통과하는 유체가 차단된 상태에서, 준설 장비 등을 투입하여 관 내부에 퇴적되어 있는 흙이나 모래, 스케일 등의 퇴적물을 청소하고, 또한 관 내부에 고여 있는 유체도 외부로 배출한다.

갱생 구간의 청소 작업이 마무리되면, 준설 장비 등을 갱생 구간(RP) 외부로 철거한다.

다음, 환기 장치(1,2)를 이용하여 관 갱생 구간(RP) 내에 외부 공기를 강제로 주입하고 반대쪽에서는 배출하여 건조 작업을 진행한다.

위와 같이, 관 갱생 구간(RP)에 작업구(H) 및 통기구(J)를 형성하고, 환기장치를 설치한 다음, 갱생 구간(RP) 내부를 청소 및 건조한 후에는, 관 갱생 장비들을 투입하여 관 갱생작업을 본격적으로 실시하게 된다.

종래기술에 따른 관 갱생 작업은, 도막 제거 공정, 쇼트 블라스팅 공정 및 도장 공정, 건조 및 검사 공정 순으로 진행하게 된다.

여기서, 도막 제거 공정은 도장막 제거 장비(10)를 이용하고, 쇼트 블라스팅 공정 및 도장 공정은 쇼트 블라스팅 장비(30), 도장 장비(40)를 이용하게 되는데, 관 갱생 구간(RP) 내에 도장막 제거 장비(10)를 투입하여 도막 제거 공정을 먼저 실시하고, 도막 제거가 완료되면, 쇼트 블라스팅 장비(30)와 도장 장비(40)를 함께 투입하여 쇼트 블라스팅 공정 및 도장 공정을 동시에 진행한다.

위와 같은 각각의 공정에 대하여 차례로 설명한다.

먼저, 도막 제거 공정은 작업구(H)를 통해 관 갱생 구간(RP) 내에 도장막 제거 장비(10)를 투입하여, 관로 내면에 도장된 도막 및 이 도막 위에 형성된 스케일 등의 이물질을 제거한다. 통상 상수도관의 경우에는 콜탈 에나멜이 코팅되어 있고 장시간 사용에 따라 코팅막 위에 딱딱한 스케일 등의 이물질이 퇴적되어 있는 바, 도장막 제거 장비(10)를 이용하여 콜탈 에나멜 코팅막 및 이물질을 함께 제거한다.

상기 도장막 제거 장비(10)는 블라스팅 공정 및 도장 공정에 이용되는 장비와는 분리 된 구성으로 이루어져, 도 2의 (A)에서와 같이 독립적으로 이동하면서 도막 제거 작업을 실시할 수 있도록 구성된다.

이는 도장막 제거 장비(10), 쇼트 블라스팅 장비(30), 도장 장비(40)를 모두 함께 구성할 경우에, 이 중에서 일부가 고장 날 경우에도 모든 장비를 세운 상태에서 고장을 수리하고 다시 작업을 시작해야 하는등 작업 속도를 현저히 떨어뜨리는 문제가 발생하기 때문이다.

도 2의 (A)는 도장막 제거 장비(10)의 투입 방향 및 작업 진행 방향을 보여주는 참고도로서, 도장막 제거 장비(10)를 작업구(H) 쪽으로 투입한 다음, 통기구(J) 쪽으로 이동시키면서 도장막 제거 작업을 실시한다.

이와 같이 하여, 도장막 제거 공정이 완료되면, 도장막 제거 장비(10)를 관 갱생 구간(RP) 밖으로 이동시킨다.

다음, 관 갱생 구간(RP) 내에 쇼트 블라스팅 장비(30) 및 도장 장비(40)를 함께 투입하여 도장막 제거 장비(10)에 의해 도막이 제거된 관 내부 표면을 쇼트 블라스팅 처리함과 동시에 관 내면에 도장 작업을 실시한다.

이때, 쇼트 블라스팅 작업과 도장 작업을 지원하기 위해 이송 대차(20)도 함께 투입한다.

작업구를 통해 관 갱생 구간(RP) 내에 장비를 투입하는 순서는, 도 2의 (B)를 참조하면, 도장 장비(40), 쇼트블라스팅 장비(30), 이송 대차(20) 순으로 투입하고, 관 갱생 구간(RP) 내에서 쇼트 블라스팅 및 도장 작업진행 방향은, 반대로 통기구(J) 쪽에서 작업구(H) 쪽으로 전체 장비를 동시에 이동시키면서 진행하게 된다.

쇼트 블라스팅 작업과 도장 작업이 완료되면, 작업구(H)를 통해 이송대차(20), 쇼트 블라스팅 장비(30), 도장 장비(40)를 외부로 배출한다.

다음, 상기한 환기 장치를 이용하여 관 내부에 도장된 도료를 건조하고, 관 내부의 갱생 상태를 검사하는 공정을 실시한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 노후관 갱생 작업에 사용되는 주행장비의 경우에 다양한 작업을 수행하기 위하여 여러 종류의 장비를 필요로 하고 있을 뿐만 아니라, 노후관 갱생작업을 하면서 받게되는 하중을 감당하기 위하여 차체의 강성을 높이는 것을 필요로 하고 있으나, 차체의 강성을 높이게 되면 전체적으로 무게가 무거워지고 그로 인해 대차를 이동시키기 위한 전력량이 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 따른 주행장치의 경우에 차체를 구성하는 프레임에 고정되어 연결되기 때문에 차체 프레임의 기계적 구성이 복잡하고 이로 인해 차체의 무게가 무거워지며 주행장치에 이상이 발생하는 경우에 유지보수가 어려운 문제점이 있었다.

게다가, 일반적인 주행장치의 경우에 바퀴를 연결하는 차륜 연결축이 프레임에 고정되기 때문에 노후관 내부에 쌓인 퇴적물이나 갱생작업 중 발생하는 이물질에 의하여 배관내부의 접촉면 상태가 고르지 못할 경우에 유동이 어려워 바퀴를 지지하는 지지수단에 높은 하중이 실리기 때문에 장비의 수명이 단축되고 잦은 고장이 발생하는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 종래기술에 따른 주행장치의 경우에 차륜 연결축의 양측으로 일렬로 배열되어 회전되는 바퀴를 사용하였으나 이로 인해 접지력이 저하되어 주행능력이 떨어지는 문제점이 있으며, 이를 개선하기 위하여 전체 바퀴의 둘레를 연장하여 이루어지는 무한궤도방식을 사용할 경우에 조향능력이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 노후관 내부를 주행하는 차체에 탈착이 용이하면서도 배관내부의 접촉면 상태에 따라 자유롭게 유동이 가능하며 차체 프레임의 기계적 구성을 단순화 하여 낮은 강성과 무게로 설계를 가능케 할 수 있을 뿐만 아니라 주행능력 및 조향능력을 향상 시킬 수 있는 주행장치에 관한 현실적이고도 적용이 가능한 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

등록특허공보 KR 10-1031309호(공고일 2011.05.02.)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은, 차체를 구성하는 프레임에 견고하게 고정되지 않고 자유롭게 회동되는 별개의 부품으로 형성되는 차륜지지용 휠 브라켓을 구비하여 차체에 탈착이 용이하면서도 배관내부의 접촉면 상태에 따라 자유롭게 유동이 가능하며 조향능력과 주행능력을 향상시키고 유지보수를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 차체 프레임에서 요구되는 복잡한 구조의 기계적 구성을 필요로 하지 않아 종래기술에 비해 낮은 강성과 무게로 설계가 가능해져 장비제조비용 및 운용비용을 절감할 수 있는 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치는, 갱생작업을 위한 다양한 장비를 장착하며 노후관 내부를 주행하는 차체를 구성하는 바디프레임에 구비되는 주행장치에 있어서, 상기 바디프레임의 양측 중 어느 하나 이상의 일측에 형성되고, 상대회전이 가능한 베어링을 내장한 회전축부를 기준으로 자유롭게 회동되는 차륜지지용 휠 브라켓; 상기 차륜지지용 휠 브라켓에 결합되는 두 개 이상의 바퀴 및 상기 두 개 이상의 바퀴 둘레를 둘러싸는 구조로 연장되는 무한궤도부를 구비하는 트랙부; 및 상기 차륜지지용 휠 브라켓에 결합되는 두 개 이상의 바퀴 중 상기 트랙부의 무한궤도부를 동작시키는 구동바퀴를 회전구동시키는 구동모터부;를 포함할 수 있다.

상기 차륜지지용 휠 브라켓은, 상기 바디프레임의 진행방향과 직교하는 방향으로 설치되며 상기 트랙부를 구성하는 두 개 이상의 바퀴에 대응되게 형성되는 복수개의 차륜홀 및 상기 회전축부를 구성하기 위한 베어링용 관통홀을 구비하는 브라켓본체와; 상기 구동모터부를 구성하는 모터기어의 회전축과 중심축이 연동하게 결합되고 상기 복수개의 차륜홀 중 하나의 차륜홀 내부에 배치되어 상기 두 개 이상의 바퀴 중 구동바퀴에 동력을 전달하는 스플라인과; 상기 두 개 이상의 바퀴 중 상기 스플라인(225)에 의해 구동되는 구동바퀴(230)와 연동하는 종동바퀴(240)가 회전할 수 있도록 중심축을 구성하는 종동축(225-1); 및 상기 바디프레임에 구비되는 휠 브라켓 고정축 및 상기 회전축부를 구성하기 위한 베어링용 관통홀과 동시에 결합되어 상기 브라켓본체의 상대회전을 유도하는 휠브라켓 베어링부;를 구비할 수 있다.

상기 휠브라켓 베어링부는, 상기 베어링용 관통홀의 내부에서 상기 바디프레임 방향으로 형성되는 내부베어링과; 상기 베어링용 관통홀의 내부에서 상기 바디프레임의 반대방향으로 형성되는 외부베어링과; 상기 외부베어링의 이탈을 방지하기 위하여 상기 외부베어링의 외주연을 커버하며 상기 베어링용 관통홀의 가장자리에 결합되는 외륜커버; 및 상기 외부베어링의 이탈을 방지하기 위하여 상기 외부베어링의 내주연을 커버하며 상기 휠 브라켓 고정축에 결합되는 내륜커버;를 구비할 수 있다.

상기 차륜지지용 휠 브라켓은, 상기 구동바퀴가 회동하는 경우에 상기 무한궤도부를 통해 동력을 전달받아 회동하는 종동바퀴의 상대회전을 유도하는 종동바퀴용 중심축 및 종동바퀴용 베어링을 더 구비할 수 있다.

상기 트랙부는, 상기 두 개 이상의 바퀴를 외측으로 지지하고 연결하면서도 상기 두 개 이상의 바퀴가 회전하는 경우 상기 바퀴에 고정된 상태에서 독립적으로 유동이 가능하도록 상기 두 개 이상의 바퀴에 대응되는 다수개의 고정캡 베어링을 내장하는 휠 고정캡을 더 구비할 수 있다.

상기 휠 고정캡은, 상기 두 개 이상의 바퀴 외부를 각각 커버하며 체결되고 중심부 외측으로 결합돌기가 형성되는 두 개 이상의 휠 커버와; 상기 두 개 이상의 휠 커버 중심부에 형성된 결합돌기가 관통하는 두 개 이상의 결합돌기용 홀을 구비하며 상기 두 개 이상의 휠커버를 동시에 지지하는 고정캡 본체와; 상기 고정캡 본체에 형성된 결합돌기용 홀에 각각 대응되어 상기 휠커버의 외측에 형성된 결합돌기와 결합되는 두 개 이상의 고정캡 베어링; 및 상기 고정캡 베어링의 이탈을 방지하기 위하여 상기 고정캡 베어링의 외측에서 상기 고정캡 본체의 결합돌기용 홀 가장자리에 결합되는 두 개 이상의 고정캡 베어링 커버;를 구비할 수 있다.

상기 트랙부를 구성하는 두 개 이상의 바퀴는, 상기 스플라인과 결합하는 구동바퀴와 상기 구동바퀴의 동력을 전달받아 회전하는 종동바퀴로 이루어지며, 상기 스플라인은 외주연상에 구동바퀴 결합용 요철부를 형성하고, 상기 스플라인에 의하여 동력을 전달받는 구동바퀴는 내주연상에 스플라인 결합용 요철부를 형성할 수 있다.

상기 구동바퀴 및 종동바퀴는 각각, 상기 트랙부를 구성하는 무한궤도부의 내주면상 가장자리에 일정한 간격으로 형성되는 결합용 걸림돌기 및 걸림날개홈에 각각 대응되는 결합용 걸림홈과 걸림날개를 외주면상 가장자리에 일정한 간격으로 구비하고, 상기 트랙부를 구성하는 무한궤도부의 내주면상 중심부에 형성되는 궤도홈에 대응되는 로울러부를 외주면상 중심부에 구비하며, 상기 로울러부는 외측면 중심부에 요홈이 형성될 수 있다.

상기 무한궤도부는, 외주면이 노후관의 내면에 접촉하는 경우에 하중을 받아 늘어나더라도 주행능력이 저하되는 것을 방지하기 위하여 외주면상에 일정한 간격으로 형성되는 이격홈부를 더 구비하고, 정면에서 보았을 때 외주면의 형상이 전체적으로 노후관의 내주연의 형상에 대응되는 원호로 형성되어 노후관의 내면에 접촉하는 마찰력을 높일 수 있어 주행능력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇은, 적어도 네 개 이상의 자율주행용 휠 트랙장치와; 상기 네 개 이상의 자율주행용 휠 트랙장치가 쌍을 이루며 양측으로 배치되는 바디프레임; 및 상기 바디프레임의 상부에 장착되어 상기 자율주행용 휠 트랙장치에 의해 노후관 내부를 직진이동하면서 노후관을 갱생시키기 위한 다양한 작업을 수행하는 갱생장비부;를 구비할 수 있다.

상기 바디프레임은, 상기 적어도 네 개 이상의 자율주행용 휠 트랙장치가 자유롭게 회동하면서 쌍을 이루며 양측으로 연결되는 복수개의 휠 브라켓 고정축; 상기 복수개의 휠 브라켓 고정축을 지지고정하기 위하여 일정한 간격으로 형성되는 복수개의 고정프레임; 상기 복수개의 고정프레임 상측을 서로 연결시켜 고정시키며 바형상을 갖는 적어도 하나 이상의 지지프레임; 및 상기 지지프레임의 상측으로 고정결합되어 상기 갱생장비부를 견고하게 고정시키는 판형상의 상부프레임;을 구비할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 차체를 구성하는 프레임에 대하여 고정되지 않고 자유롭게 회동되는 별개의 부품으로 형성되는 차륜지지용 휠 브라켓을 구비하여 차체에 탈착이 용이하면서도 배관내부의 접촉면 상태에 따라 자유롭게 유동이 가능하며 조향능력과 주행능력을 향상시키고 유지보수를 용이하게 할 수 있는 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 종래의 차체 프레임에서 요구되는 복잡한 구조의 기계적 구성을 필요로 하지 않아 종래기술에 비해 낮은 강성과 무게로 설계가 가능해져 장비제조비용 및 운용비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 차륜을 지지하는 휠 브라켓이 차체를 구성하는 프레임에 견고하게 고정되지 않고 회동되는 별개의 부품으로 형성되어 배관내부의 다양한 주행환경에 따라 능동적으로 유동되기 때문에 장비에 하중이 실리는 것을 방지하여 주행로봇의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 차체의 일측에 배치되는 전체 바퀴 대신 한정된 수의 바퀴 둘레에 연장되어 이루어지는 일정한 길이의 트랙을 이용하여 배관내부의 접촉면에 대한 접지력을 높이고 구동력을 상승시켜 주행능력을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 무한궤도방식의 트랙을 사용하면서도 일정한 길이를 갖도록 한정된 수의 바퀴 둘레만을 연장하여 구성하기 때문에 조향능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 종래기술과 달리 구동모터부의 모터기어에서 발생되는 회전력을 동일 축으로 직접 전달받을 수 있기 때문에 구동바퀴에 전달되는 구동토크가 높아져서 주행능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 일정한 수의 바퀴 둘레를 연장하여 이루어지는 하나의 트랙 단위로 차체를 구성하는 프레임의 휠 브래킷 고정축에 독립적으로 장착되기 때문에 차체에 탈부착이 용이하여 유지보수가 용이하다.

게다가, 본 발명은, 자신은 회전하지 않고 프레임에 고정되게 설치되는 브래킷 고정축에 베어링을 통해 상대회전이 가능하게 연결되는 차륜 지지용 휠 브라켓이 프레임과는 별개의 독립적인 부품으로 형성되기 때문에 수평센서를 구비하지 않더라도 배관내부의 다양한 주행환경에 유연하게 적응할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은, 차체를 구성하는 프레임의 전후에서 상대회전하는 바퀴들을 서로 고정하여 연결하는 대신에, 배관내부의 주행환경에 따라 차체가 유동하는 경우 바퀴들이 상대회전이 가능하도록 베어링을 내장한 휠 고정캡을 구비하 여 트랙을 구성하는 일정한 수의 바퀴들을 안정적으로 지지할 수 있으면서도 마모를 방지하여 제품불량을 방지 하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 비굴착 노후관 갱생공법에 관한 갱생방법이 도시된 흐름도
도 2는 종래기술에 따른 노후관 내부의 갱생장비의 작업상태를 보여주는 개략적인 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇을 나타내는 도면
도 4는 도 3에 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇을 개략적으로 나타내기 위한 도면
도 5는 도 4에 개략적으로 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇의 분해사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 나타내는 분해사시도
도 7은 도 6에 도시된 차륜지지용 휠 브라켓을 나타내는 분해사시도
도 8은 도 6에 도시된 트랙부를 구성하는 구동바퀴와 종동바퀴를 나타내는 사시도
도 9는 도 6에 도시된 트랙부를 구성하는 휠 고정캡을 나타내는 분해사시도
도 10은 도 6에 도시된 트랙부를 구성하는 무한궤도부를 나타내는 사시도
도 11은 도 4에 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇의 정면도
도 12는 도 4에 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇에 장착된 자율주행용 휠 트랙장치의 동작을 나타내기 위한 측면도

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇을 나타내는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇은, 바디프레임(100), 휠 트랙장치(200), 및 갱생장비부(600)를 포함하여 이루어진다.

보다 상세하게는, 상기 바디프레임(100)은, 노후관 내부를 주행하는 차체를 구성하기 위하여 전후 방향으로 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 바디프레임(100)의 상부에 갱생작업을 위한 다양한 장비, 예를 들어, 종래기술의 도 2에 도시된 도장막 제거장비(10), 이송대차(20), 쇼트블라스팅장비(30), 도장장비(40) 등이 탑재될 수 있도록 갱생장비부(600)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 갱생장비부(600)는, 상기 바디프레임(100)의 상부에 장착되어 상기 자율주행용 휠 트랙장치(200)에 의해 노후관 내부를 직진이동하는 경우에 노후관을 갱생시키기 위한 다양한 작업을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는, 주행로봇의 차체를 구성하는 상기 바디프레임(10)의 상부측 전방으로 다양한 종류의 갱생장비가 탈착이 자유롭게 구성되었으나, 이에 한정하지 않고 바디프레임(10)의 형태는 다양한 폭 및 크기를 갖는 차체로 구성할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇을 개략적으로 나타내기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 개략적으로 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇의 분해사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 주행로봇은, 상부에 도 1의 갱생장비부(600)를 장착할 수 있는 바디프레임(100), 및 상기 바디프레임(100)의 양측으로 쌍을 이루며 배치되는 네 개의 자율주행용 휠 트랙장치(200)를 구비한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 자율주행용 휠 트랙장치(200)는, 후술하는 무한궤도부(250)가 우레탄 재질로 형성되는 것을 제외하고 전체적으로 차체의 하중을 감당하면서도 무게를 경량으로 줄일 수 있는 알루미늄합금 재질로 형성될 수 있다.

또한, 도 5를 참조하여 도 4에 개략적으로 도시된 주행로봇을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 상기 바디프레임(100)은 상부프레임(110), 고정프레임(120), 지지프레임(130), 및 휠 브라켓 고정축(150)을 구비한다.

상기 상부프레임(110)은, 도 1의 갱생장비부(600)를 견고하게 고정시키는 판형상으로 형성되고, 상기 고정프레임(120)은 상기 자율주행용 휠 트랙장치(200)가 쌍을 이루며 양측으로 연결되는 휠 브라켓 고정축(150)을 지지고정하기 위하여 상기 바디프레임(100)의 전후 방향으로 일정간격을 유지하며 각각 하나씩 형성된다.

또한, 상기 지지프레임(130)은 상측으로는 상기 상부프레임(100)이 고정결합 될 수 있으며, 상기 고정프레임(120) 상측을 서로 연결시켜 고정시키는 바형상을 가지고 상기 고정프레임(120)의 길이방향에 대하여 일정한 간격을 가지며 복수개 형성될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 자율주행용 휠 트랙장치(200)는, 상기 고정프레임(120)의 하부수직방향으로 형성되는 지지대(141,142)에 고정되는 휠 브라켓 고정축(150)의 양측으로 쌍을 이루며 자유롭게 회동되는 방식으로 연결될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 주행능력을 높이기 위하여 바디프레임(100)의 전방 및 후방에 4륜 구동방식으로 설치되었다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 주행로봇은, 차체를 구성하는 바디프레임에 대하여 고정되지 않고 자유롭게 회동되는 자율주행용 휠 트랙장치를 구비하여 차체에 탈착이 용이하면서도 배관내부의 접촉면 상태에 따라 자유롭게 유동이 가능한 노후관로 갱생용 주행로봇을 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 나타내는 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치(200)는, 구동모터부(210), 차륜지지용 휠 브라켓(220), 및 트랙부(500)를 구비할 수 있다.

상기 구동모터부(210)는, 차륜지지용 휠 브라켓(220)에 결합되는 구동바퀴(230)를 위한 회전력을 구동시키는 구동모터(211)와 상기 구동모터(211)의 회전력을 상기 구동바퀴(230)의 중심축에 직접 전달하는 회전축을 구비하는 모터기어(212)를 구비한다.

상기 차륜지지용 휠 브라켓(220)은, 도 5에 도시된 바디프레임(100)의 양측 중 어느 하상의 일측에 형성될 수 있으며, 상대회전이 가능한 베어링을 내장한 회전축부(201)를 기준으로 자유롭게 회동될 수 있다.

상기 트랙부(500)는, 상기 차륜지지용 휠 브라켓(200)에 결합되는 구동바퀴(230)와 종동바퀴(240), 및 상기 두 개의 바퀴(230,240) 둘레를 둘러싸는 구조로 연장되는 무한궤도부(250)를 구비할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치(200)는, 무한궤도방식의 트랙을 사용하면서도 한정된 수의 바퀴 둘레만을 연장하여 구성하기 때문에 조향능력을 향상시킬 수 있으며, 모터기어에서 발생되는 회전력을 동일 축으로 직접 전달받을 수 있기 때문에 구동바퀴에 전달되는 구동토크가 높아져 주행능력을 향상시킬 수 있다

또한, 차체를 구성하는 바디프레임에 대하여 고정되지 않고 자유롭게 회동되는 자율주행용 휠 트랙장치가, 일정한 수의 바퀴 둘레를 연장하여 이루어지는 하나의 트랙 단위로 차체를 구성하는 바디프레임의 휠 브래킷 고정축에 독립적으로 장착되기 때문에 차체에 탈부착이 용이하여 유지보수가 용이하다.

도 7은 도 6에 도시된 차륜지지용 휠 브라켓을 나타내는 분해사시도이다.

도 7을 참조하여 도 6에 도시된 차륜지지용 휠 브라켓(220)을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치(200)를 구성하는 차륜지지용 휠 브라켓(220)은, 브라켓본체(221), 스플라인(225), 종동축(225-1), 및 휠브라켓 베어링부(202)를 구비할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 브라켓본체(220)는, 도 5에 도시된 바디프레임(100)의 길이방향(진행방향)과 직교하는 방향으로 설치되며, 도 6에 도시된 트랙부(500)를 구성하는 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240)에 대응되게 형성되는 복수개의 차륜홀(222,223) 및 도 6의 회전축부(201)를 구성하기 위한 베어링용 관통홀(224)을 구비할 수 있다.

또한, 상기 스플라인(225)은, 도 6에 도시된 구동모터부(210)를 구성하는 모터기어(212)의 회전축과 중심축이 연동하게 결합되고 구동바퀴(230)에 대응되는 차륜홀(222) 내부에 배치되어 상기 구동바퀴(230)에 동력을 전달할 수 있다.

또한, 상기 종동축(225-1)은, 상기 두 개 이상의 바퀴 중 상기 스플라인(225)에 의해 구동되는 구동바퀴(230)와 연동하는 종동바퀴(240)가 회전할 수 있도록 중심축을 구성할 수 있다.

즉, 상기 차륜지지용 휠 브라켓(220)은, 상기 구동바퀴(230)가 회동하는 경우에 상기 무한궤도부(250)를 통해 동력을 전달받아 회동하는 종동바퀴(240)의 상대회전을 유도하는 종동축(225-1)을 구비할 수 있다.

또한, 상기 휠브라켓 베어링부(202)는, 도 5에 도시된 바디프레임(100)의 휠 브라켓 고정축(150) 및 도 6에 도시된 회전축부(201)를 구성하기 위한 상기 브라켓 본체(221)의 베어링용 관통홀(224)과 동시에 결합되어 상기 브라켓본체(221)의 상대회전을 유도할 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 휠브라켓 베어링부(202)는 도면에 도시된 바와 같이, 내부베어링(226), 외부베어링(227), 외륜커버(228), 및 내륜커버(229)를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 내부베어링(226)은 상기 베어링용 관통홀(224)의 내부에서 상기 바디프레임(100) 방향으로 형성되고, 상기 외부베어링(227)은 상기 베어링용 관통홀(224)의 내부에서 상기 바디프레임(100)의 반대방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 외륜커버(228)는 상기 외부베어링(227)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 외부베어링(227)의 외주연을 커버하며 상기 베어링용 관통홀(224)의 가장자리에 결합되고, 상기 내륜커버(229)는 상기 외부베어링(227)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 외부베어링(227)의 내주연을 커버하며 상기 휠 브라켓 고정축(150)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 내륜커버(229)에 형성된 체결홀(229-1)은 상기 휠 브라켓 고정축(150)에 형성된 체결홀(151)에 대응되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치는, 자신은 회전하지 않고 고정되는 브래킷 고정축에 베어링을 통해 상대회전이 가능하게 연결되는 차륜 지지용 휠 브라켓을 바디프레임과는 별개의 독립적인 부품으로 구비하기 때문에 수평센서를 구비하지 않더라도 노후관 내면에 쌓인 퇴적물이나 이물질에 의하여 배관내부의 접촉면 상태가 변하더라도 유연하게 적응할 수 있다.

도 8은 도 6에 도시된 트랙부를 구성하는 구동바퀴와 종동바퀴를 나타내는 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 트랙부(500)를 구성하는 두 개 이상의 바퀴는, 도 7에 도시된 스플라인(225)과 결합하는 구동바퀴(230)와 상기 구동바퀴(230)의 동력을 전달받아 회전하는 종동바퀴(240)로 이루어 질 수 있다.

여기서, 상기 스플라인(225)은 외주연상에 구동바퀴 결합용 요철부(225-2)를 형성할 수 있고, 상기 스플라인(225)에 의하여 동력을 전달받는 구동바퀴(230)는 내주연상에 스플라인 결합용 요철부(237)를 형성할 수 있다.

또한, 상기 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240)는 각각, 상기 트랙부(500)를 구성하는 도 6의 무한궤도부(250) 내주면상 가장자리에 일정한 간격으로 형성되는 결합용 걸림돌기(255) 및 걸림날개홈(255-1)에 각각 대응되는 결합용 걸림홈(234,244)과 걸림날개(235,245)를 외주면상 가장자리에 일정한 간격으로 구비할 수 있다.

또한, 상기 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240)는 각각, 상기 상기 트랙부(500)를 구성하는 무한궤도부(250)의 내주면상 중심부에 형성되는 궤도홈(256)에 대응되는 로울러부(231,241)를 외주면상 중심부에 구비할 수 있으며, 여기서, 상기 로울러부(231,241)는 외측면 중심부에 요홈(232,242)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 종동바퀴(240)는, 상기 구동바퀴(230)가 회동하는 경우에 종동바퀴(240)의 상대회전을 유도하기 위하여 종동축(225-1)에 결합하는 종동바퀴용 베어링(243)을 내측 및 외측으로 복수개 구비하고, 상기 종동바퀴용 베어링(243)의 이탈을 방지하기 위하여 종동축(225-1)에 결합하는 종동축 캡(243-1) 및 후술하는 휠 고정캡(320)과 결합시 이격되는 공간을 채워 상기 휠 고정캡(320)과 결합되는 접촉면을 평탄케 하는 스페이서링(243-2)를 구비할 수 있다.

도 9는 도 6에 도시된 트랙부를 구성하는 휠 고정캡을 나타내는 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 도 6에 도시된 트랙부(500)는, 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240)를 외측으로 지지하고 연결하면서도 상기 두 개의 바퀴가 회전하는 경우 각각의 바퀴에 고정된 상태에서 독립적으로 유동이 가능하도록 상기 두 개의 바퀴에 대응되는 수의 고정캡 베어링(340,350)을 내장하는 휠 고정캡(300)을 더 구비할 수 있다.

여기서, 상기 휠 고정캡(300)은, 한 쌍의 휠 커버(310,320), 고정캡 본체(330), 한 쌍의 고정캡 베어링(340,350), 및 한 쌍의 고정캡 베어링 커버(360,370)를 구비할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 휠 커버(310,320)는 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240) 외부를 각각 커버하며 체결되고 중심부 외측으로 결합돌기(311,321)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 휠 커버(310,320)에 형성되는 휠 체결홀(314,324)는 상기 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240)에 형성된 커버 체결홀(238,248)에 대응되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 구동바퀴용 휠 커버(310)에는 도 7에 도시된 스플라인(225)에 결합되는 체결홀(315)을 구비하는 구비할 수 있다.

또한, 상기 고정캡 본체(330)는, 상기 휠 커버 중심부에 형성된 결합돌기(311,321)가 관통하는 두 개의 결합돌기용 홀(331,332)을 구비하며 상기 두 개 의 휠커버(310,320)를 동시에 지지할 수 있다.

또한, 상기 고정캡 베어링(340,350)는, 상기 고정캡 본체(330)에 형성된 결합돌기용 홀(331,332)에 각각 대응되어 상기 휠커버(310,320)의 외측에 형성된 결합돌기와 결합될 수 있다.

상기 고정캡 베어링 커버(360,370)에 형성되는 체결홀(361,371)은, 상기 고정캡 베어링(340,350)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 고정캡 베어링(340,350)의 외측에서 상기 고정캡 본체(330)의 결합돌기용 홀(331,332) 가장자리에 형성된 체결홀(333, 334)에 각각 결합될 수 있다. 이때, 상기 고정캡 베어링(340,350)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 고정캡 베어링 커버(360,370)의 내륜을 지지하며 상기 결합돌기(311,321)의 끝단에 결합되는 베어링 고정링(362,372)을 더 구비할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치는, 차체를 구성하는 바디프레임의 전후에서 상대회전하는 구동바퀴 및 종동바퀴를 서로 고정하여 연결하는 대신에, 배관내부의 주행환경에 따라 차체가 유동하는 경우 바퀴들이 상대회전이 가능하도록 베어링을 내장한 휠 고정캡을 구비하여 트랙을 구성하는 일정한 수의 바퀴들을 안정적으로 지지할 수 있으면서도 마모를 방지하여 제품불량을 방지 할 수 있다.

도 10은 도 6에 도시된 트랙부를 구성하는 무한궤도부를 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 4에 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇의 정면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 사용되는 무한궤도부(250)는, 상술한 바와 같이, 내주면상 가장자리에 일정한 간격으로 형성되는 결합용 걸림돌기(255) 및 걸림날개홈(255-1)을 구비하고, 내주면상 중심부에 궤도홈(256)을 형성할 수 있다.

또한, 상기 무한궤도부(250)는, 우레탄 재질을 사용하여 외주면이 노후관의 내면에 접촉하는 경우에 하중을 받아 늘어나더라도 주행능력이 저하되는 것을 방지하기 위하여 외주면상에 일정한 간격으로 형성되는 이격홈부(254)를 더 구비할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 상기 무한궤도부(250)가 우레탄 재질로 형성되었으나 관로의 내면에 접촉하는 부위가 접지력을 가지며 차체의 하중을 감당할 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 사용되는 무한궤도부(250)는, 정면에서 보았을 때 외주면의 형상이 전체적으로 노후관의 내주연의 형상에 대응되는 원호로 형성되어 노후관의 내면에 접촉하는 마찰력을 높일 수 있어 본 발명의 실시예에 따른 휠 트랙장치의 주행능력을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휠 트랙장치는, 차체의 일측에 배치되는 전체 바퀴 대신 한정된 수의 바퀴 둘레에 연장되어 이루어지는 일정한 길이의 트랙을 이용하여 배관내부의 접촉면에 대한 접지력을 높이고 구동력을 상승시켜 주행능력을 향상시킬 수 있으며, 무한궤도방식의 트랙을 사용하면서도 일정한 길이를 갖도록 한정된 수의 바퀴 둘레만을 연장하여 구성하기 때문에 조향능력을 향상시킬 수도 있다.

도 12는 도 4에 도시된 노후관로 갱생용 주행로봇에 장착된 자율주행용 휠 트랙장치의 동작을 나타내기 위한 측면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행용 휠 트랙장치(200)는, 차체를 구성하는 바디프레임에 대하여 고정되지 않고 자유롭게 회동될 수 있어 노후관 내부의 주행환경이 급격하게 변하더라도 능동적으로 유동되기 때문에 장비에 하중이 실리는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은, 차체를 구성하는 프레임에 대하여 고정되지 않고 자유롭게 회동되는 별개의 부품으로 형성되는 차륜지지용 휠 브라켓을 구비하여 차체에 탈착이 용이하면서도 배관내부의 접촉면 상태에 따라 자유롭게 유동이 가능하며 조향능력과 주행능력을 향상시키고 유지보수를 용이하게 할 수 있는 자율주행용 휠 트랙장치 및 이를 장착한 노후관로 갱생용 주행로봇을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 종래의 차체 프레임에서 요구되는 복잡한 구조의 기계적 구성을 필요로 하지 않아 종래기술에 비해 낮은 강성과 무게로 설계가 가능해져 장비제조비용 및 운용비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 차륜을 지지하는 휠 브라켓이 차체를 구성하는 프레임에 견고하게 고정되지 않고 회동되는 별개의 부품으로 형성되어 배관내부의 다양한 주행환경에 따라 능동적으로 유동되기 때문에 장비에 하중이 실리는 것을 방지하여 주행로봇의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 차체의 일측에 배치되는 전체 바퀴 대신 한정된 수의 바퀴 둘레에 연장되어 이루어지는 일정한 길이의 트랙을 이용하여 배관내부의 접촉면에 대한 접지력을 높이고 구동력을 상승시켜 주행능력을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 무한궤도방식의 트랙을 사용하면서도 일정한 길이를 갖도록 한정된 수의 바퀴 둘레만을 연장하여 구성하기 때문에 조향능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 종래기술과 달리 구동모터부의 모터기어에서 발생되는 회전력을 동일 축으로 직접 전달받을 수 있기 때문에 구동바퀴에 전달되는 구동토크가 높아져서 주행능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, 일정한 수의 바퀴 둘레를 연장하여 이루어지는 하나의 트랙 단위로 차체를 구성하는 프레임의 휠 브래킷 고정축에 독립적으로 장착되기 때문에 차체에 탈부착이 용이하여 유지보수가 용이하다.

게다가, 본 발명은, 자신은 회전하지 않고 프레임에 고정되게 설치되는 브래킷 고정축에 베어링을 통해 상대회전이 가능하게 연결되는 차륜 지지용 휠 브라켓이 프레임과는 별개의 독립적인 부품으로 형성되기 때문에 수평센서를 구비하지 않더라도 배관내부의 다양한 주행환경에 유연하게 적응할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은, 차체를 구성하는 프레임의 전후에서 상대회전하는 바퀴들을 서로 고정하여 연결하는 대신에, 배관내부의 주행환경에 따라 차체가 유동하는 경우 바퀴들이 상대회전이 가능하도록 베어링을 내장한 휠 고정캡을 구비하 여 트랙을 구성하는 일정한 수의 바퀴들을 안정적으로 지지할 수 있으면서도 마모를 방지하여 제품불량을 방지 하는 효과가 있다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

100 : 바디프레임 110 : 상부프레임
120 : 고정프레임 130 : 지지프레임
150 : 휠 브라켓 고정축 200 : 자율주행용 휠 트랙장치
201 : 회전축부 202 : 휠브라켓 베어링부
210 : 구동모터부 211 : 구동모터
212 : 모터기어 220 : 차륜지지용 휠 브라켓
221 : 브라켓본체 222, 223 : 차륜홀
224 : 베어링용 관통홀 225 : 스플라인
225-1 : 종동축
225-2 : 구동바퀴 결합용 요철부 226 : 내부베어링
227 : 외부베어링 228 : 외륜커버
229 : 내륜커버 230 : 바퀴(구동바퀴)
231,241 : 로울러부 232,242 : 요홈
234,244: 걸림홈 235,245: 걸림날개
237 : 스플라인 결합용 요철부 240 : 바퀴(종동바퀴)
243 : 종동바퀴용 베어링 243-1 : 종동축 캡
243-2 : 스페이서링 250 : 무한궤도부
254 : 이격홈부 255: 결합용 걸림돌기
255-1 : 걸림날개홈 256 : 궤도홈
300 : 휠 고정캡 310, 320 : 휠커버
311, 321 : 결합돌기 331, 332 : 결합돌기용 홀
330 : 고정캡 본체 340,350 : 고정캡 베어링
360,370 : 고정캡 베어링 커버 362,372 : 베어링 고정링
500 : 트랙부 600 : 갱생장비부

Claims (11)

1. 갱생작업을 위한 다양한 장비를 장착하며 노후관 내부를 주행하는 차체를 구성하는 바디프레임(100)에 구비되는 주행장치에 있어서,
   상기 바디프레임(100)의 양측 중 어느 하나 이상의 일측에 형성되고, 상대회전이 가능한 베어링을 내장한 회전축부(201)를 기준으로 자유롭게 회동되는 차륜지지용 휠 브라켓(220);
   상기 차륜지지용 휠 브라켓(220)에 결합되는 두 개 이상의 바퀴(230,240) 및 상기 두 개 이상의 바퀴 둘레를 둘러싸는 구조로 연장되는 무한궤도부(250)를 구비하는 트랙부(500); 및
   상기 차륜지지용 휠 브라켓(220)에 결합되는 두 개 이상의 바퀴 중 상기 트랙부의 무한궤도부(250)를 동작시키는 구동바퀴(230)를 회전구동시키는 구동모터부(210);를 포함하고,
   상기 차륜지지용 휠 브라켓(220)은, 상기 바디프레임(100)의 진행방향과 직교하는 방향으로 설치되며, 상기 트랙부(500)를 구성하는 두 개 이상의 바퀴에 대응되게 형성되는 복수개의 차륜홀(222,223) 및 상기 회전축부(201)를 구성하기 위한 베어링용 관통홀(224)을 구비하는 브라켓본체(221)와; 상기 구동모터부(210)를 구성하는 모터기어(212)의 회전축과 중심축이 연동하게 결합되고 상기 복수개의 차륜홀 중 하나의 차륜홀(222) 내부에 배치되어 상기 두 개 이상의 바퀴 중 구동바퀴(230)에 동력을 전달하는 스플라인(225)과; 상기 두 개 이상의 바퀴 중 상기 스플라인(225)에 의해 구동되는 구동바퀴(230)와 연동하는 종동바퀴(240)가 회전할 수 있도록 중심축을 구성하는 종동축(225-1); 및 상기 바디프레임(100)에 구비되는 휠 브라켓 고정축(150) 및 상기 회전축부(201)를 구성하기 위한 베어링용 관통홀(224)과 동시에 결합되어 상기 브라켓본체(221)의 상대회전을 유도하는 휠브라켓 베어링부(202);를 구비하며,
   상기 트랙부(500)는, 상기 두 개 이상의 바퀴(230,240)를 외측으로 지지하고 연결하면서도 상기 두 개 이상의 바퀴가 회전하는 경우 상기 각각의 바퀴에 고정된 상태에서 독립적으로 유동이 가능하도록 상기 두 개 이상의 바퀴에 대응되는 수의 고정캡 베어링(340,350)을 내장하는 휠 고정캡(300)을 더 구비하고,
   상기 휠 고정캡(300)은, 상기 두 개 이상의 바퀴 외부를 각각 커버하며 체결되고 중심부 외측으로 결합돌기(311,321)가 형성되는 두 개 이상의 휠 커버(310,320)와; 상기 두 개 이상의 휠 커버 중심부에 형성된 결합돌기(311,321)가 관통하는 두 개 이상의 결합돌기용 홀(331,332)을 구비하며 상기 두 개 이상의 휠커버(310,320)를 동시에 지지하는 고정캡 본체(330)와; 상기 고정캡 본체(330)에 형성된 결합돌기용 홀(331,332)에 각각 대응되어 상기 휠커버(310,320)의 외측에 형성된 결합돌기와 결합되는 두 개 이상의 고정캡 베어링(340,350); 및 상기 고정캡 베어링(340,350)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 고정캡 베어링(340,350)의 외측에서 상기 고정캡 본체(330)의 결합돌기용 홀(331,332) 가장자리에 각각 결합되는 두 개 이상의 고정캡 베어링 커버(360,370);를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 휠브라켓 베어링부(202)는,
   상기 베어링용 관통홀(224)의 내부에서 상기 바디프레임(100) 방향으로 형성되는 내부베어링(226)과;
   상기 베어링용 관통홀(224)의 내부에서 상기 바디프레임(100)의 반대방향으로 형성되는 외부베어링(227)과;
   상기 외부베어링(227)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 외부베어링(227)의 외주연을 커버하며 상기 베어링용 관통홀(224)의 가장자리에 결합되는 외륜커버(228); 및
   상기 외부베어링(227)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 외부베어링(227)의 내주연을 커버하며 상기 휠 브라켓 고정축(150)에 결합되는 내륜커버(229);를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 차륜지지용 휠 브라켓(220)은,
   상기 구동바퀴(230)가 회동하는 경우에 상기 무한궤도부(250)를 통해 동력을 전달받아 회동하는 종동바퀴(240)의 상대회전을 유도하는 종동바퀴용 중심축(225-1) 및 종동바퀴용 베어링(243)을 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 트랙부(500)를 구성하는 두 개 이상의 바퀴는,
   상기 스플라인(225)과 결합하는 구동바퀴(230)와 상기 구동바퀴(230)의 동력을 전달받아 회전하는 종동바퀴(240)로 이루어지며,
   상기 스플라인(225)은 외주연상에 구동바퀴 결합용 요철부(225-2)를 형성하고,
   상기 스플라인(225)에 의하여 동력을 전달받는 구동바퀴(230)는 내주연상에 스플라인 결합용 요철부(237)를 형성하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 구동바퀴(230) 및 종동바퀴(240)는 각각,
   상기 트랙부(500)를 구성하는 무한궤도부(250)의 내주면상 가장자리에 일정한 간격으로 형성되는 결합용 걸림돌기(255) 및 걸림날개홈(255-1)에 각각 대응되는 결합용 걸림홈(234,244)과 걸림날개(235,245)를 외주면상 가장자리에 일정한 간격으로 구비하고,
   상기 트랙부(500)를 구성하는 무한궤도부(250)의 내주면상 중심부에 형성되는 궤도홈(256)에 대응되는 로울러부(231,241)를 외주면상 중심부에 구비하며,
   상기 로울러부(231)는 외측면 중심부에 요홈(232,242)이 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 무한궤도부(250)는,
   외주면이 노후관의 내면에 접촉하는 경우에 하중을 받아 늘어나더라도 주행능력이 저하되는 것을 방지하기 위하여 외주면상에 일정한 간격으로 형성되는 이격홈부(254)를 더 구비하고,
   정면에서 보았을 때 외주면의 형상이 전체적으로 노후관의 내주연의 형상에 대응되는 원호로 형성되어 노후관의 내면에 접촉하는 마찰력을 높일 수 있어 주행능력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치.
   
10. 제 1 항, 제 3 항 , 제 4항, 및 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 의하여 형성되는 적어도 네 개 이상의 자율주행용 휠 트랙장치(200)와;
    상기 네 개 이상의 자율주행용 휠 트랙장치가 쌍을 이루며 양측으로 배치되는 바디프레임(100); 및
    상기 바디프레임(100)의 상부에 장착되어 상기 자율주행용 휠 트랙장치(200)에 의해 노후관 내부를 직진이동하면서 노후관을 갱생시키기 위한 다양한 작업을 수행하는 갱생장비부(600);를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 장착한 주행로봇
    
11. 제 10항에 있어서, 상기 바디프레임(100)은,
    상기 적어도 네 개 이상의 자율주행용 휠 트랙장치(200)가 자유롭게 회동하면서 쌍을 이루며 양측으로 연결되는 복수개의 휠 브라켓 고정축(150);
    상기 복수개의 휠 브라켓 고정축(150)을 지지고정하기 위하여 일정한 간격으로 형성되는 복수개의 고정프레임(120);
    상기 복수개의 고정프레임(120) 상측을 서로 연결시켜 고정시키며 바형상을 갖는 적어도 하나 이상의 지지프레임(130); 및
    상기 지지프레임(130)의 상측으로 고정결합되어 상기 갱생장비부(600)를 견고하게 고정시키는 판형상의 상부프레임(110);을 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 다양한 주행환경에 적용이 가능한 자율주행용 휠 트랙장치를 장착한 주행로봇

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