KR101481688B1 - 관로 기울기 조사 장치 - Google Patents

관로 기울기 조사 장치 Download PDF

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KR101481688B1 KR20140029680A KR20140029680A KR101481688B1 KR 101481688 B1 KR101481688 B1 KR 101481688B1 KR 20140029680 A KR20140029680 A KR 20140029680A KR 20140029680 A KR20140029680 A KR 20140029680A KR 101481688 B1 KR101481688 B1 KR 101481688B1
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Abstract

본 발명은 관로 내부를 주행하는 자주차에 설치되어 관로 기울기를 조사하는 장치에 관한 것으로서, 자주차에 수직으로 장착되는 수직지지대(110); 상기 수직지지대(110)의 상단부에 결합되는 상부캡(120); 상기 상부캡(120)에 결합되어 전후 방향으로 돌출되는 1차회전축(210); 상기 1차회전축(210)에 회전가능하게 결합되어 상기 1차회전축(210)을 중심으로 좌우로 회동하는 1차회전부재(215); 상기 1차회전부재(215)에 결합되어 좌우 방향으로 돌출되는 2차회전축(220); 상기 2차회전축(220)에 회전가능하게 결합되어 상기 2차회전축(220)을 중심으로 전후로 회동하는 2차회전부재(225); 상기 2차회전부재(225)에 결합되어 상부로 돌출되는 다수 개의 상부지지대(230); 상기 상부지지대(230)의 상단부에 결합되며, 이동바퀴(316)가 구비된 주행축(315)이 전단부와 후단부에 결합되는 상부프레임(310); 및, 상기 상부프레임(310)에 결합되며 관로의 경사도를 측정하는 경사도측정센서가 구비된 경사측정모듈(410);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

관로 기울기 조사 장치{Pipe Inclined Angle Measuring Apparatus}
본 발명은 관로 내부를 이동하는 자주차에 설치하여 관로의 기울기(경사도)를 측정하기 위한 관로 기울기 조사 장치에 관한 것으로서, 자주차(탐사로봇)의 구동에서 발생되는 진동, 자주차(탐사로봇)의 좌우 방향 틀어짐 및 불규칙한 주행로에 의한 자주차(탐사로봇)의 움직임에 영향을 받지않고 기울기 측정용 센서가 관로의 방향과 일치하고 균형을 잡아 좌우 수평 상태가 유지되도록 함을 특징으로 한다.
관로 기울기를 조사(측정)하기 위하여 관로 내부를 주행하는 자주차에 기울기 측정용 센서를 장착하여 사용하고 있는데, 도1은 특허등록 제10-0977051(관로 조사용 자주차)의 구체적 실시예를 도시하는 것으로서 자주차 본체(100)에 센서부(200)가 설치되는 구조임을 알 수 있다.
이와 같이 자주차 본체(100)에 센서부(200)가 장착될 경우 자주차(탐사로봇)의 구동에서 발생되는 진동, 자주차의 좌우 방향 틀어짐 및 불규칙한 환경의 주행로에 의한 자주차의 이동 경로 변경 등의 영향을 크게 받아서 기울기 측정용 센서가 관로의 방향과 어긋나거나 좌우 균형이 맞지 않는 상태에서 측정이 이루어지게 되고 결과적으로 정확한 측정값을 얻지 못한다는 문제점이 있다.
즉 관로 내부의 하부면에 토사, 이물질, 슬러지 등의 장애물이 있을 경우 자주차가 순간적으로 심하게 진동하여 자주차에 장착된 기울기 측정용 센서는 일시적인 장애물을 관로의 경사로 인식하여 왜곡된 측정값을 도출하게 되며, 결과적으로 관로의 유지 및 보수작업을 불필요하게 유발하는 등 시간적 경제적 낭비를 초래하게 된다.
아울러 도1에 도시된 종래의 자주차는 센서부(200)와 자주차 본체(100)가 복잡한 구조로 상호 결합되어 있어 자주차 본체(100) 구조가 달라지는 경우 센서부(200)를 그대로 설치하는 것이 거의 불가능하거나 상당한 개조 비용이 소요된다는 문제점도 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 기울기 측정용 장치가 관로 상부에 밀착되어 이동할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 자주차에서 발생되는 진동(충격) 및 자세 틀어짐이 기울기 측정용 센서에 미치는 영향을 최소화하고, 기울기 측정용 센서를 관로의 방향과 일치되도록 유지시키는 수단을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
셋째, 다양한 규격의 관경에 적용할 수 있는 관로 기울기 조사 장치를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
넷째, 다양한 종류의 자주차에 쉽게 장착할 수 있는 관로 기울기 조사 장치를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 관로 내부를 주행하는 자주차에 설치되어 관로 기울기를 조사하는 장치에 관한 것으로서, 자주차에 수직으로 장착되는 수직지지대(110); 상기 수직지지대(110)의 상단부에 결합되는 상부캡(120); 상기 상부캡(120)에 결합되어 전후 방향으로 돌출되는 1차회전축(210); 상기 1차회전축(210)에 회전가능하게 결합되어 상기 1차회전축(210)을 중심으로 좌우로 회동하는 1차회전부재(215); 상기 1차회전부재(215)에 결합되어 좌우 방향으로 돌출되는 2차회전축(220); 상기 2차회전축(220)에 회전가능하게 결합되어 상기 2차회전축(220)을 중심으로 전후로 회동하는 2차회전부재(225); 상기 2차회전부재(225)에 결합되어 상부로 돌출되는 다수 개의 상부지지대(230); 상기 상부지지대(230)의 상단부에 결합되며, 이동바퀴(316)가 구비된 주행축(315)이 전단부와 후단부에 결합되는 상부프레임(310); 및, 상기 상부프레임(310)에 결합되며 관로의 경사도를 측정하는 경사도측정센서가 구비된 경사측정모듈(410);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 이동바퀴(316)가 관로 상부에 밀착되어 이동할 수 있다.
다시 말하면, 탄성부재(235)가 탄성력으로 상부프레임(310)을 상부 방향으로 탄성지지하기 때문에 이동바퀴(316)가 관로의 내측 상부면에 적절한 힘으로 밀착된 상태를 유지할 수 있고, 자주차가 주행 과정에서 관로 하부면에 장애물을 타고 넘더라도 상부지지대(230)와 2차회전부재(225) 사이에 상대적인 슬라이딩 운동이 발생되면서 탄성부재(235)가 완충작용을 하여 이동바퀴(316)가 관로의 내측 상부면에 밀착된 상태를 유지할 수 있다.
둘째, 자주차에서 발생되는 진동 및 자세 틀어짐이 기울기 측정용 센서에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
다시 말하면, 수직지지대(110)와 탄성부재(235)의 서스펜션 작용과 함께 1차회전부재(215) 및 2차회전부재(225)의 결합 구조에 의하여 상부프레임(310)의 전후좌우 회동이 가능하여 자주차의 순간적인 움직임, 자세 변화나 진동 등이 영향이 상부프레임(310)으로 전달되는 것을 효과적으로 방지하고 상부프레임(310)이 관로의 중심축 방향에서 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 다양한 규격의 관경에 적용할 수 있다.
다시 말하면, 관로의 직경에 따라 길이가 서로 다른 주행축(315)을 교체하여 이동바퀴(316)의 윤거(tread)를 조절할 수 있는데, 관경이 큰 경우에는 이에 맞추어 주행축(315)의 길이가 상대적으로 긴 것을 선택하여 장착하고 관경이 작은 경우에는 이에 맞추어 주행축(315)의 길이가 상대적으로 짧은 것을 선택하여 장착하면 다양한 관경에 적용할 수 있다.
넷째, 다양한 종류의 자주차에 쉽게 장착하여 사용할 수 있다.
다시 말하면, 자주차에 수직지지대(110)와 같은 부재를 장착할 수 있는 간단한 구조만 갖추어져 있다면 어떤 형태의 자주차에도 본 발명을 손쉽게 장착하여 운용할 수 있다.
도1은 종래의 관로 조사용 자주차를 도시한다.
도2는 본 발명의 외형을 도시하는 사시도로서, (a) 주행축(315)이 짧은 경우, (b) 주행축(315)이 긴 경우를 각각 도시하여 관경에 따라 주행축(315)의 길이가 다른 것을 선택하여 교체사용할 수 있음을 보여준다.
도3은 본 발명의 측면구조를 도시하는 측면도이다.
도4는 본 발명의 1차회전부재(215), 2차회전부재(225) 및 회동각제한부재(510)의 결합구조를 도시하는 사시도이다.
도5는 자주차에 본 발명이 결합된 경우를 도시한다.
도6은 자주차에 탑재되어 관경 내부를 통과하는 본 발명의 구체적 실시예를 도시한다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 관로 내부를 주행하는 자주차에 설치되어 관로 기울기를 조사하는 장치에 관한 것이다.
수직지지대(110)는 도2a, 도2b 또는 도3에 도시된 바와 같이 수직으로 세워진 부재이며, 이러한 수직지지대(110)는 본 발명의 다른 구성요소들이 장착되는 기본틀(기둥) 역할을 하는데, 도5 또는 도6에 도시된 바와 같이 수직지지대(110)는 자주차에 수직으로 장착된다. 따라서, 수직지지대(110)와 같은 부재를 장착할 수 있는 구조만 갖추어져 있다면 어떤 형태의 자주차에도 본 발명을 손쉽게 장착하여 운용할 수 있다.
상부캡(120)은 수직지지대(110)의 상단부에 결합되는데, 이러한 상부캡(120)은 수직지지대(110)의 상단부에 고정결합될 수도 있고, 360도 자유 회전이 가능하도록 수직지지대(110) 상단부에 결합될 수도 있다.
1차회전축(210)은 상부캡(120)에 결합되어 전후 방향으로 돌출된다.
1차회전부재(215)는 이러한 1차회전축(210)에 회전가능하게 결합되어 1차회전축(210)을 중심으로 좌우로 회동하게 된다.
2차회전축(220)은 1차회전부재(215)에 결합되어 좌우 방향으로 돌출된다.
2차회전부재(225)는 2차회전축(220)에 회전가능하게 결합되어 2차회전축(220)을 중심으로 전후로 회동하게 된다.
따라서 2차회전부재(225)는 수직지지대(110)를 기준으로 볼 때 전후좌우 방향으로 회동이 가능하게 된다. 즉 2차회전부재(225)와 수직지지대(110)를 통하여 결합되는 상부프레임(310)도 2차회전부재(225)와 함께 전후좌우 방향으로 회동이 가능하여 자주차의 움직임이나 진동에 의한 영향을 최소화하고 상부프레임(310)이 관로의 방향과 일치된 상태를 유지할 수 있다.
이러한 1차회전부재(215)와 2차회전부재(225)의 회동각을 일정 범위가 넘지않도록 제한하기 위하여 도4에 도시된 바와 같이 회동각제한부재(510)가 결합될 수 있다.
회동각제한부재(510)는 1차회동각제한편(511)과 2차회동각제한편(512)이 직교하는 십자(+) 형태의 부재인데, 1차회전부재(215) 및 2차회전부재(225)와는 이격되어 상대적으로 높은 곳에 위치한다.
이러한 회동각제한부재(510)는 상부캡(120)에 결합되어 함께 움직이는데, 1차회동각제한편(511)은 좌우 방향으로 연장되어 1차회전부재(215)의 상부에 위치하며 1차회전부재(215)의 좌우 회동각을 제한하여 일정 범위가 넘지않도록 하고, 2차회동각제한편(512)은 전후 방향으로 연장되어 2차회전부재(225)의 상부에 위치하며 2차회전부재(225)의 회동각을 제한하여 일정 범위가 넘지않도록 한다. 즉 각변위를 제한하는 스토퍼 역할을 하는 것이다.
상부지지대(230)는 이러한 2차회전부재(225)에 결합되어 상부로 돌출된다. 도2에는 4개의 상부지지대(230)가 사용되는 경우가 도시되어 있으나, 상부지지대(230)의 수량은 반드시 4개로 한정되는 것이 아니라 상부프레임(310)의 크기나 형태 등을 고려하여 적절히 가감될 수 있다.
상부지지대(230)의 상단부에는 상부프레임(310)이 결합된다.
여기서 상부지지대(230)의 상단부는 상부프레임(310)에 고정되어 움직이지 않고, 상부지지대(230)의 하단부는 2차회전부재(225)를 관통하여 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상부지지대(230)에 코일 스프링과 같은 탄성부재(235)가 삽입되어 2차회전부재(225)와 상부프레임(310)을 이격시키는 방향으로 탄성력을 발휘하는 구조가 될 수 있다.
이와 같이 탄성부재(235)가 탄성력으로 상부프레임(310)을 상부 방향으로 탄성지지하면 이동바퀴(316)가 관로의 내측 상부면에 적절한 힘으로 밀착된 상태를 유지할 수 있고, 자주차가 주행 과정에서 관로 하부면에 장애물을 타고 넘더라도 상부지지대(230)와 2차회전부재(225) 사이에 상대적인 슬라이딩 운동이 발생되면서 탄성부재(235)가 완충작용을 하여 이동바퀴(316)가 관로의 내측 상부면에 밀착된 상태를 유지할 수 있으며, 1차회전부재(215) 및 2차회전부재(225)의 결합 구조에 의하여 상부프레임(310)의 전후좌우 회동이 가능하여 자주차의 순간적인 움직임, 자세 변화나 진동 등이 영향이 상부프레임(310)으로 전달되는 것을 효과적으로 방지하고 상부프레임(310)이 관로의 중심축 방향에서 틀어지는 것을 방지하게 된다.
상부프레임(310)의 전단부와 후단부에는 이동바퀴(316)가 구비된 주행축(315)이 결합된다.
이러한 이동바퀴(316)는 도5 또는 도6에 도시된 바와 같이 자주차에 장착되어 관로 경사도를 측정하는 과정에서 관로의 내측 상부면에 밀착된 상태로 이동하게 된다.
아울러 이동바퀴(316)가 구비된 주행축(315)은 상부프레임(310)에 탈착 가능하게 결합되며, 관로의 직경에 따라 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 길이가 서로 다른 주행축(315)을 교체하여 이동바퀴(316)의 윤거(tread)를 조절할 수 있다. 즉 관경이 큰 경우에는 이에 맞추어 주행축(315)의 길이가 상대적으로 긴 것을 선택하여 장착하고 관경이 작은 경우에는 이에 맞추어 주행축(315)의 길이가 상대적으로 짧은 것을 선택하여 장착하는 것이다. 따라서 다양한 관경에 적용이 가능하다.
경사측정모듈(410)은 관로의 경사도를 측정하는 경사도측정센서가 구비되어 있으며, 상부프레임(310)에 결합된다. 아울러 카메라가 함께 장착될 수도 있다.
경사측정모듈(410)에 장착되는 경사도측정센서나 카메라는 특별한 제품이나 종류로 한정되는 것은 아니며 작업 환경이나 조사의 목적 등을 고려하여 적절한 종류나 규격의 제품을 선택하여 장착하면 된다.
경사측정모듈(410)은 도2a, 도2b 또는 도3에 도시된 바와 같이 상부프레임(310)에 전후 방향으로 설치된 측정모듈설치봉(320)에 회전이 가능하게 결합되어 중력에 의하여 좌우 수평이 자동 유지될 수 있다. 따라서 보다 정확한 기울기(경사도) 측정값을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
아래의 도면 부호는 본 발명에 관한 도면인 도2 내지 도5에만 적용되며, 종래 기술에 관한 도면인 도1에는 적용되지 않는다.
110:수직지지대
120:상부캡
210:1차회전축
215:1차회전부재
220:2차회전축
225:2차회전부재
230:상부지지대
235:탄성부재
310:상부프레임
315:주행축
316:이동바퀴
320:측정모듈설치봉
410:경사측정모듈
510:회동각제한부재
511:1차회동각제한편
512:2차회동각제한편

Claims (6)

  1. 관로 내부를 주행하는 자주차에 설치되어 관로 기울기를 조사하는 장치에 관한 것으로서,
    자주차에 수직으로 장착되는 수직지지대(110);
    상기 수직지지대(110)의 상단부에 결합되는 상부캡(120);
    상기 상부캡(120)에 결합되어 전후 방향으로 돌출되는 1차회전축(210);
    상기 1차회전축(210)에 회전가능하게 결합되어 상기 1차회전축(210)을 중심으로 좌우로 회동하는 1차회전부재(215);
    상기 1차회전부재(215)에 결합되어 좌우 방향으로 돌출되는 2차회전축(220);
    상기 2차회전축(220)에 회전가능하게 결합되어 상기 2차회전축(220)을 중심으로 전후로 회동하는 2차회전부재(225);
    상기 2차회전부재(225)에 결합되어 상부로 돌출되는 다수 개의 상부지지대(230);
    상기 상부지지대(230)의 상단부에 결합되며, 이동바퀴(316)가 구비된 주행축(315)이 전단부와 후단부에 결합되는 상부프레임(310); 및,
    상기 상부프레임(310)에 결합되며 관로의 경사도를 측정하는 경사도측정센서가 구비된 경사측정모듈(410);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관로 기울기 조사 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 상부캡(120)은 360도 회전이 가능하도록 상기 수직지지대(110) 상단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 관로 기울기 조사 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 상부지지대(230)는
    상단부가 상기 상부프레임(310)에 고정되고, 하단부가 상기 2차회전부재(225)를 관통하여 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고,
    상기 상부지지대(230)에 탄성부재(235)가 삽입되어 상기 2차회전부재(225)와 상기 상부프레임(310)을 이격시키는 방향으로 탄성지지하는 것을 특징으로 하는 관로 기울기 조사 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 상부캡(120)에 결합되며, 좌우 방향으로 연장되어 상기 1차회전부재(215)의 상부에 위치하는 1차회동각제한편(511)에 의하여 상기 1차회전부재(215)의 좌우 회동각이 일정 범위가 넘지않도록 제한되고, 전후 방향으로 연장되어 상기 2차회전부재(225)의 상부에 위치하는 2차회동각제한편(512)에 의하여 상기 2차회전부재(225)의 회동각이 일정 범위가 넘지않도록 제한되는 회동각제한부재(510);
    가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 관로 기울기 조사 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 경사측정모듈(410)은 상기 상부프레임(310)에 전후 방향으로 설치된 측정모듈설치봉(320)에 회전이 가능하게 결합되어 중력에 의하여 좌우 수평이 자동 유지되는 것을 특징으로 하는 관로 기울기 조사 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 이동바퀴(316)가 구비된 주행축(315)은 상기 상부프레임(310)에 탈착 가능하게 결합되며, 관로의 직경에 따라 길이가 다른 주행축(315)을 교체하여 상기 이동바퀴(316)의 윤거(tread)를 조절하는 것을 특징으로 하는 관로 기울기 조사 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6428545A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Asia Kiko Kk Running apparatus in pipe
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KR20090103104A (ko) * 2008-03-27 2009-10-01 주식회사 구마건설 관로 조사용 자주차
KR101066195B1 (ko) 2010-09-14 2011-09-20 평원개발(주) 배관경사도 측정장치 및 이를 이용한 배관경사도 측정시스템

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