KR101482393B1

KR101482393B1 - 배관용 이동장치

Info

Publication number: KR101482393B1
Application number: KR20130042460A
Authority: KR
Inventors: 한경룡; 유호; 최일섭
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2015-01-13
Also published as: KR20140133969A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치는 배관 내부에 투입되는 장치바디, 상기 배관 방향으로 신장 또는 수축하게 상기 장치바디에 복수 개가 제공되는 밀착수단 및 구동력을 제공하는 구동부에 연계되어 회전하는 회전부의 외경에 경사지게 복수 개가 부착된 롤러부를 제공하며, 상기 밀착수단에 제공되어 상기 배관에 밀착되는 휠수단을 포함하며, 상기 롤러부는 이웃하는 휠수단에 제공되는 롤러부의 경사진 방향과 다른 방향으로 경사지게 제공될 수 있다.

Description

배관용 이동장치{Moving apparatus for pipe}

본 발명은 배관용 이동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이웃하는 휠수단 각각에 제공되는 롤러부가 서로 다른 방향으로 경사지게 제공됨으로써, 배관 내에서 전방향 구동이 가능한 발명에 관한 것이다.

배관 로봇은 외부 환경과 고립되어 설치 후 사람에 의한 접근이나 외부와의 통신 등이 극히 제한되는 배관이라는 환경에서 사람을 대신하여 배관 내부를 이동할 수 있는 시스템으로써, 최근에는 배관을 사용하는 설비 및 장치가 급증하면서 배관을 검사 및 유지 보수하는 업무의 중요도가 강조되고 있다.

특히, 중화학 플랜트에 해당하는 철강 플랜트의 경우 각종 공장 가동을 위한 각종 가스 배관 및 연료 내지 원료의 배관에 상기 배관 로봇과 같은 장치가 제공될 수 있는 것이다.

이는 공장의 안정적인 가동, 생산효율 유지 및 향상을 위해서, 인력에 의존하여 배관의 검사 및 유지보수가 실시되고 있어, 상당한 시간 및 노력이 투자되는 것을 해결하기 위한 것이었다.

한편, 이러한 로봇 시스템을 완성하기 위해서 필요한 기술은 여러 가지가 있겠지만, 그 중에서도 기본이면서 구현하기 어려운 항목이 구동 메카니즘이다. 배관 내부에서 원하는 구동 동작을 수행하는 메카니즘은 여러 가지 연구를 통하여 제안되었지만, 원하는 동작을 한 번에 얻기 위한 로봇 시스템은 복잡하고, 제어하기 어려운 단점이 있다.

구체적으로, 배관 내부를 이동하는 로봇에 사용되는 이동 메카니즘으로는 바퀴(wheel) 형태, 캐터필러(caterpillar) 형태의 구동 장치가 많이 사용되는데, 이러한 구동 형태들은 지상에서와 마찬가지로 배관 내에서 구동축 방향으로는 이동할 수 없는 한계가 있다.

다시 말해, 기존에 제시된 이동 메커니즘에 의해 구동축 방향으로 이동하기 위해서는 두 개의 구동부를 서로 다른 방향으로 회전하여 전체 시스템을 돌려야 하는데, 이러한 방식은 지상의 넓은 공간에서 이동하는 이동 로봇에서는 문제가 되지 않지만, 배관 내부를 이동하는 로봇의 경우는 회전을 위한 관절을 따로 구성하여야 하고, 모든 방향으로 이동하기 위한 관절을 포함한 이동 메커니즘으로 구성되어야 하기 때문에 구조가 상당히 복잡하게 되고, 이에 비례한 제어의 난이도도 높아지는 문제점을 가지게 되는 것이다.

따라서, 구성을 비교적 단순하게 하면서도 배관 내에서의 전방향 움직임을 자유롭게 실시할 수 있는 배관용 이동장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 구조 및 제어를 비교적 단순하게 하여, 배관 내에서의 작업을 위한 전진, 후진, 양방향 회전 등의 전방향 구동이 가능한 배관용 이동장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치의 일측의 제1휠수단에 제공되는 제1롤러부는 상기 제1휠수단의 회전부의 회전축에 기준하여 시계방향으로 45도 각도로 경사지게 제공되며, 상기 제1휠수단과 이웃한 타측의 제2휠수단에 제공되는 제2롤러부는 상기 제2휠수단의 회전부의 회전축에 기준하여 반시계방향으로 45도 각도로 경사지게 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치의 상기 휠수단은 상기 제1휠수단과 상기 제2휠수단이 짝을 이루도록, 짝수 개가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치의 상기 롤러부는 상기 회전부에 연결되는 기둥부재, 상기 기둥부재에 수직하게 연결되며, 상기 회전부의 회전축을 기준으로 하여 일정각도 경사지게 제공되는 지지부재 및 상기 지지부재의 양단부에 자유회전되게 제공되는 롤러를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치의 상기 지지부재는 상기 롤러가 제공되는 양단부가 분리되어 상기 기둥부재와 링크연결되는 링크부재 및 상기 링크부재를 외측방향으로 가압하는 탄성부재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치의 상기 밀착수단은 상기 장치바디에 일단부가 링크결합되며, 타단부에는 상기 휠수단이 고정되는 리지드 프레임 및 상기 리지드 프레임과 이격되어 상기 장치바디에 일단부가 링크결합되고, 타단부는 상기 휠수단이 고정된 상기 리지드 프레임의 타단부에 링크결합되어 신장 또는 수축하는 플렉시블 프레임을 제공할 수 있다.

본 발명의 배관용 이동장치는 이웃하는 휠수단에 제공되는 롤러부의 경사진 방향을 서로 다르게 제공함으로써, 배관 내에서의 전방향 이동 내지 동작을 가능하게 하는 효과가 있다.

즉, 모듈화된 휠수단을 최소 2 개의 복수 개로 제공하여 배관 내에서의 전진, 후진, 회전 및 조합 동작이 모두 가능하게 할 수 있기 때문에, 종래의 이동장치 구조에 비하여 구조를 단순하게 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 휠수단의 회전 방향 및 속도만으로 전진, 후진, 회전 및 조합 동작을 할 수 있어, 전방향 동작을 하면서도 제어를 단순하게 할 수 있는 이점도 있다.

이에 의해, 본 발명의 배관용 이동장치를 적용한 배관용 검사 로봇 내지 청소 로봇을 안정적이고 자유롭게 동작시킬 수 있어, 제어 품질 및 효율을 향상시킬 수 있는 이점도 예상할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치가 배관 내에서 구동하는 것으로 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치를 도시한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치의 휠수단을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치를 정면도이다.
도 5는 도 4에서 본 발명의 배관용 이동장치가 전진하는 경우의 구동력을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치에서 롤러부의 다른 실시예를 도시한 정면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 배관용 이동장치(1)는 이웃하는 휠수단(300) 각각에 제공되는 롤러부(330)가 서로 다른 방향으로 경사지게 제공됨으로써, 배관(2) 내에서 전방향 구동이 가능한 발명에 관한 것이다.

즉, 모듈화된 휠수단(300)을 최소 2 개의 복수 개로 제공하여 배관(2) 내에서의 전진, 후진, 회전 및 조합 동작이 모두 가능하게 할 수 있기 때문에, 종래의 이동장치 구조에 비하여 구조를 단순하게 제공할 수 있다.

또한, 상기 휠수단(300)의 회전 방향 내지 속도만을 제어하여 전진, 후진, 회전 및 조합 동작을 할 수 있어, 전방향 동작을 단순한 제어로 가능하게 할 수도 있다.

이에 의해, 부가적으로 제공될 수 있는 케이블 등이 꼬여서 자체적인 동작이 불가한 상태에서도 다양한 동작으로 구동하여 원상태로 회복시킬 수 있어, 본 발명의 배관용 이동장치(1)를 적용한 배관용 검사 로봇 내지 청소 로봇을 안정적이고 자유롭게 동작시켜, 제어 품질 및 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

구체적으로 설명하면, 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)가 배관(2) 내에서 구동하는 것으로 도시한 사시도 및 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)를 도시한 사시도이다.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)는 배관(2) 내부에 투입되는 장치바디(100), 상기 배관(2) 방향으로 신장 또는 수축하게 상기 장치바디(100)에 복수 개가 제공되는 밀착수단(200) 및 구동력을 제공하는 구동부(310)에 연계되어 회전하는 회전부(320)의 외경에 경사지게 복수 개가 부착된 롤러부(330)를 제공하며, 상기 밀착수단(200)에 제공되어 상기 배관(2)에 밀착되는 휠수단(300)을 포함하며, 상기 롤러부(330)는 이웃하는 휠수단(300)에 제공되는 롤러부(330)의 경사진 방향과 다른 방향으로 경사지게 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)의 상기 밀착수단(200)은 상기 장치바디(100)에 일단부가 링크결합되며, 타단부에는 상기 휠수단(300)이 고정되는 리지드 프레임(210) 및 상기 리지드 프레임(210)과 이격되어 상기 장치바디(100)에 일단부가 링크결합되고, 타단부는 상기 휠수단(300)이 고정된 상기 리지드 프레임(210)의 타단부에 링크결합되어 신장 또는 수축하는 플렉시블 프레임(220)을 제공할 수 있다.

상기 장치바디(100)는 배관(2)에 제공되는 본 발명의 배관용 이동장치(1)의 기본적인 구조를 제공하는 역할을 한다. 즉, 상기 장치바디(100)는 후술할 밀착수단(200) 내지 휠수단(300)을 지지하며, 상기 배관(2) 내를 이동시킬 수 있는 기본 프레임이 될 수 있는 것이다.

또한, 상기 장치바디(100)에는 중공 형태로 제공되어, 상기 장치바디(100) 내외부에 배관(2)의 탐사 내지 청소를 위한 추가적인 구성을 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 장치바디(100)에는 탐사를 위한 카메라, 조명, 센서 등의 구성이 제공되거나, 청소를 위한, 흡입기구, 배출기구 등이 제공될 수 있다.

한편, 상기 장치바디(100)에는 후술할 밀착수단(200) 내지 휠수단(300)의 구동을 보조하기 위한 구성들도 제공될 수 있다. 즉, 제어기, 배터리 등의 구성이 제공될 수 있는 것이다.

상기 장치바디(100)는 가벼운 재질의 소재로 제공되는 것이 장치의 효율성 면에서 바람직하나, 제작의 용이성 내지 비용과의 관계에서 적절한 소재를 사용할 수 있다.

상기 밀착수단(200)은 후술할 휠수단(300)을 상기 배관(2)으로 밀착시켜 접지력을 향상시킴으로써, 배관(2) 내에서의 구동을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다.

이를 위해서, 상기 밀착수단(200)은 배관(2)을 향하여 신장 또는 수축할 수 있게 제공될 수 있다. 즉, 상기 밀착수단(200)은 리지드 프레임(210)과 플렉시블 프레임(220)을 제공할 수 있다.

상기 리지드 프레임(210)은 후술할 휠수단(300)을 고정하여 제공하는 역할을 하며, 상기 장치바디(100)에 일단부가 링크결합되어 상기 플렉시블 프레임(220)과 연계되어 상기 휠수단(300)을 상기 배관(2)으로 밀착시킬 수 있게 된다.

즉, 상기 리지드 프레임(210)은 상기 장치바디(100)에 돌출되어 형성된 탭부분과 핀 등으로 일단부가 링크연결되어 일정 방향으로 회전할 수 있게 결합되는 동시에, 타단부에는 상기 휠수단(300)이 고정되도록 제공될 수 있는 것이다.

상기 플렉시블 프레임(220)은 상기 휠수단(300)을 상기 배관(2) 방향으로 신장 또는 수축할 수 있게 구동력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 플렉시블 프레임(220)은 유압 또는 공압의 실린더나, 모터가 연계된 액추에이터로 제공될 수 있는 것이다.

한편, 상기 플렉시블 프레임(220)은 일단부는 상기 장치바디(100)에 링크결합되어 일정한 방향으로 회전할 수 있게 제공될 수 있으며, 타단부는 상기 리지드 프레임(210)에 링크결합되어, 구동력을 제공하는 경우에 상기 휠수단(300)이 고정된 상기 리지드 프레임(210)의 타단부가 상기 배관(2) 방향으로 신장 또는 수축하게 제공될 수 있다.

또한, 상기 플렉시블 프레임(220)이 연결되는 상기 장치바디(100)에 제공되는 탭부분은 상기 장치바디(100)에서 상기 리지드 프레임(210)이 결합된 탭부분과의 이격 거리를 조정할 수 있도록 탈착이 가능하게 제공될 수도 있다.

상기 휠수단(300)은 배관(2) 내에서 전방향 구동이 가능하게 제공되어, 상기 장치바디(100) 등을 이동시킬 수 있는 역할을 할 수 있다. 이를 위해서, 상기 휠수단(300)은 구동부(310), 회전부(320) 및 롤러부(330)를 포함할 수 있다.

상기 구동부(310)는 상기 회전부(320)를 회전시키는 구동력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 구동부(310)는 스탭핑 모터 등의 회전력을 제공하는 구조로 제공될 수 있는 것이다.

또한, 상기 구동부(310)에는 상기 밀착수단(200)의 리지드 프레임(210)과 연결될 수 있는 결합면이 제공될 수 있으며, 상기 밀착수단(200)의 신장 또는 수축에 의한 작동시에, 상기 배관(2)과의 마찰을 줄이기 위한, 마찰 방지 롤러 등이 결합될 수도 있다.

상기 회전부(320)는 후술할 롤러부(330)가 연결되며, 상기 구동부(310)에서 회전력을 전달 받아 상기 롤러부(330)와 상기 배관(2)의 마찰에 의한 전방향으로의 동작을 할 수 있다.

한편, 상기 회전부(320)에는 상기 롤러부(330)가 연결되기 위한 홈이 형성될 수도 있으며, 상기 롤러부(330)를 일정각도(A)로 경사지게 제공한 후에 고정할 수 있도록 스토퍼가 제공될 수도 있다.

상기 롤러부(330)는 상기 회전부(320)의 외경에 경사지게 제공되어, 본 발명의 배관용 이동장치(1)의 전진, 후진, 회전 및 조합 동작을 가능하게 하는 역할을 할 수 있다.

즉, 상기 롤러부(330)는 상기 구동부(310)에 의해 회전하는 회전부(320)의 외경에 복수 개가 제공되어 상기 회전부(320)의 회전시에 배관(2)과의 마찰에 의해 전방향 구동을 가능하게 하는 것이다. 작동 상태 대한 자세한 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.

한편, 상기 롤러부(330)의 경사진 각도(A)는 상기 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 시계방향 내지 반시계방향으로 45도 경사지게 제공되는 것이 바람직한데, 이에 대한 자세한 설명은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 후술한다.

또한, 상기 롤러부(330)는 탄성부재(332b)를 제공하여 상기 배관(2)에 밀착력을 높일 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)의 휠수단(300)을 도시한 사시도로써, 도 3a는 롤러부(330)가 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 시계방향으로 경사진 것을 도시한 것이고, 도 3b는 롤러부(330)가 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 반시계방향으로 경사진 것을 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)의 일측의 제1휠수단(300a)에 제공되는 제1롤러부(330a)는 상기 제1휠수단(300a)의 회전부(320)의 회전축(O)에 기준하여 시계방향으로 45도 각도(A)로 경사지게 제공되며, 상기 제1휠수단(300a)과 이웃한 타측의 제2휠수단(300b)에 제공되는 제2롤러부(330b)는 상기 제2휠수단(300b)의 회전부(320)의 회전축(O)에 기준하여 반시계방향으로 45도 각도(A)로 경사지게 제공될 수 있다.

여기서, 회전축(O)과의 각도 형성관계를 쉽게 나타내기 위해서 도 3a 및 도 3b에는 휠수단 축(W)과 평행한 가상의 축(W')을 회전축(O)에 제시하였다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)의 상기 롤러부(330)는 상기 회전부(320)에 연결되는 기둥부재(331), 상기 기둥부재(331)에 수직하게 연결되며, 상기 회전부(320)의 회전축(O)을 기준으로 하여 일정각도(A) 경사지게 제공되는 지지부재(332) 및 상기 지지부재(332)의 양단부에 자유회전되게 제공되는 롤러(333)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 롤러부(330)는 일정한 각도(A)로 경사지게 제공되어, 전방향 구동을 가능하게 하는데, 특히 45도 각도(A)로 제공되는 경우에는 상기 롤러부(330)에 공급되는 구동력을 자유 회전(free rolling)에 의해 제거되는 힘과 구동 방향을 제어하기 위한 유효 이동 방향의 힘으로 동일하게 분리할 수 있어, 제어를 용이하게 할 수 있다.

다만, 상기 롤러부(330)가 제시되는 각도(A)가 45도로 한정되는 것은 아니며, 일례로써 30도 또는 60도로 제공되는 경우에는 경사진 각도(A)에 따라 분리되는 힘의 크기가 달라질 뿐이어서, 전전 구동이 많은 경우에는 상기 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 45도보다 큰 각도(A)인 60도 등으로 제공할 수도 있는 것이다.

특히, 상기 휠수단(300)은 복수 개가 제공될 수 있는데, 일측의 휠수단(300)을 제1휠수단(300a)이라고 하고, 상기 제1휠수단(300a)에 이웃한 타측의 휠수단(300)을 제2휠수단(300b)이라고 하여 구분할 수 있으며, 상기 제1휠수단(300a)에 제공되는 롤러부(330)를 제1롤러부(330a)로 하고, 상기 제2휠수단(300b)에 제공되는 롤러부(330)를 제2롤러부(330b)로 하여 구분할 수 있다.

여기서, 상기 제1롤러부(330a)가 상기 제1휠수단(300a)에 제공되는 회전부(320)의 회전축(O)에 시계방향으로 45도 경사지게 제공되면, 상기 제2롤러부(330b)는 상기 제2휠수단(300b)에 제공되는 회전부(320)의 회전축(O)에 반시계방향으로 45도 경사지게 제공될 수 있다.

이는 상기 제1휠수단(300a)과 상기 제2휠수단(300b)의 합력에 의해서, 본 발명의 배관용 이동장치(1)를 전방향으로 구동시킬 수 있기 때문으로, 이에 대한 자세한 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.

한편, 상기 휠수단(300)이 4개가 제공되는 경우에는 각각의 휠수단(300)을 제1휠수단(300a), 제2휠수단(300b), 제3휠수단(300c) 및 제4휠수단(300d)으로 구분할 수 있으며, 각각의 휠수단(300)에 제공되는 롤러부(330)는 제1롤러부(330a), 제2롤러부(330b), 제3롤러부(330c) 및 제4롤러부(330d)로 구분할 수 있다.

여기에서, 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 시계방향으로 경사지게 제공되는 것은 제1롤러부(330a)와 제3롤러부(330c)로 설정하고, 반시계방향으로 경사지게 제공되는 것은 제2롤러부(330b)와 제4롤러부(330d)로 설정할 수 있다.

이에 의해, 상기 제1휠수단(300a)과 제2휠수단(300b)의 합력을 고려할 수 있고, 상기 제3휠수단(300c)과 제4휠수단(300d)의 합력을 고려할 수 있다.

한편, 상기 롤러부(330)는 기둥부재(331), 지지부재(332) 및 롤러(333)로 제공될 수 있으며, 이에 의해서, 상기 회전부(320)에 경사지게 제공될 수 있다.

상기 기둥부재(331)는 상기 회전부(320)에 연결되는 부분으로써, 상기 롤러(333)를 상기 회전부(320)에 원하는 각도(A)로 경사지게 제공하는 역할을 할 수 있다.

상기 지지부재(332)는 상기 기둥부재(331)에 수직하게 연결될 수 있으며, 양단부에 후술할 롤러(333)가 제공될 수 있다. 즉, 상기 기둥부재(331)가 상기 롤러(333)를 일정 각도(A)로 경사지게 제공하기 위해서, 상기 지지부의 양단부가 상기 기둥부재(331)에 의해 일정각도(A) 회전하여 제공될 수 있는 것이다.

상기 롤러(333)는 상기 배관(2)과 접촉하여 전방향 구동이 가능하게 힘의 방향을 변형하는 역학을 할 수 있다. 즉, 상기 롤러(333)가 상기 기둥부재(331) 및 지지부재(332)에 의해서 상기 회전부(320)의 회전축(O)에 일정각도(A) 경사지게 제공됨으로써, 상기 구동부(310)에서 제공된 힘을 경사진 방향으로 작용하게 변형시켜줄 수 있는 것이다.

이는 롤러(333)의 회전(rolling) 방향이 자유 회전으로 힘으로 작용할 수 없기 때문에, 롤러(333)의 축방향(W)으로만 힘이 작용하여 전방향 구동을 가능하게 하는 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)를 정면도이며, 도 5는 도 4에서 본 발명의 배관용 이동장치(1)가 전진하는 경우의 구동력을 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)의 상기 휠수단(300)은 상기 제1휠수단(300a)과 상기 제2휠수단(300b)이 짝을 이루도록, 짝수 개가 제공될 수 있다.

즉, 상기 휠수단(300)은 서로 다른 방향으로 경사진 롤러부(330)를 제공하는 휠수단(300)이 짝을 이루게 제공하여 각각의 휠수단(300)이 제공하는 유효 이동 방향으로의 힘의 합력에 의해서 본 발명의 배관용 이동장치(1)의 전방향 구동을 가능하게 하는 것이다.

일례로써 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 휠수단(300)이 4개가 제공되는 경우를 설명하면, 제1롤러부(330a) 및 제3롤러부(330c)는 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 시계방향으로 45도 기울어져 제공될 수 있고, 제2롤러부(330b) 및 제4롤러부(330d)는 회전부(320)의 회전축(O)을 중심으로 반시계방향으로 45도 기울어져 제공될 수 있다.

여기서, 본 발명의 배관용 이동장치(1)가 전진하는 경우의 작동 상태를 설명하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같은 유효 이동 방향의 힘을 구별할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 롤러부(330)들은 모두 배관(2)의 접촉면에서 롤러부(330)를 향하여 바라보는 경우를 도시한 것으로, 도 5의 (a)는 제1롤러부(330a), 도 5의 (b)는 제2롤러부(330b), 도 5의 (c)는 제3롤러부(330c), 도 5의 (d)는 제4롤러부(330d)를 도시한 것이다.

또한, 도 4에 도시된 방향과의 통일을 위해서 도 4에 도시된 좌표축에 대하여 우선 설명한다. 즉, 본 발명의 배관용 이동장치(1)의 정면으로 전진하는 방향인 도면에서 나오는 방향을 U(UP)으로 표시하고, 후진하는 방향인 도면으로 들어가는 방향을 D(Down)으로 표시하며, 정면에서 오른쪽 방향을 R(Right), 정면에서 왼쪽 방향을 L(left), 정면에서 위쪽 방향을 T(Top), 정면에서 아래쪽 방향을 B(Botton)으로 설정하기로 한다.

이제 본 발명의 배관용 이동장치(1)가 전진하는 경우의 작동상태를 설명하면, 도 5에서 보는 바와 같이 제1롤러부(330a)는 회전부(320)가 시계방향으로 회전하여 마찰력에 의해 앞으로 힘(F)이 작용하면 롤러(333)의 회전 방향은 자유 회전으로 힘(E)으로 작용하지 않고, 롤러(333)의 축방향(W)으로 힘이 작용하는데, 이 방향은 작용점인 P1에서 UR 방향이 된다.

이와 동일하게 판단하면, 제2롤러부(330b)의 경우는 P2에서 UT 방향, 제3롤러부(330c)는 P3에서 UL 방향, 제4롤러부(330d)는 P4에서 UB 방향이 된다.

또한, 상기 제1롤러부(330a)와 제2롤러부(330b)의 합력을 고려하면, 작용점인 P12에서 2U+RT 방향으로 힘이 작용하게 된다. 즉, RT 방향으로 작용하는 힘과 앞쪽(U)으로 두 배로 작용하는 힘의 합 방향으로 힘이 작용하게 되는 것이다.

한편, 상기 제3롤러부(330c)와 제4롤러부(330d)의 합력을 고려하면, 작용점인 P34에서 2U+LB 방향으로 힘이 작용하게 된다. 즉, LB 방향으로 작용하는 힘과 앞쪽(U)으로 두 배로 작용하는 힘의 합 방향으로 힘이 작용하게 되는 것이다.

여기서 다시 상기 제1롤러부(330a)와 제2롤러부(330b)의 합력 및 제3롤러부(330c)와 제4롤러부(330d)의 합력의 힘의 합을 고려하면, RT 방향과 LB 방향은 서로 정반대의 방향으로 삭제되고, 앞쪽(U)으로 작용하는 힘만 처음의 4배가 되어 알짜힘으로 작용하게 된다. 즉, 전진하는 힘만이 존재하여 본 발명의 배관용 이동장치(1)를 전진 작동시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 배관용 이동장치(1)가 전진하는 것과 같은 방법으로 후진, 시계방향 회전 및 반시계방향 회전 작동에 대한 힘의 함을 고려하면 아래의 표 1과 같이 정리할 수 있다.

표 1에 대하서 부가 설명을 하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 제1휠수단(300a), 제2휠수단(300b), 제3휠수단(300c) 및 제4휠수단(300d) 각각에 대한 힘의 작용점을 P1, P2, P3 및 P4로 나타내었으며, 제1휠수단(300a) 및 제2휠수단(300b)의 합력의 작용점을 P12, 제3휠수단(300c) 및 제4휠수단(300d)의 합력의 작용점을 P34로 나타내었다.

또한, 본 발명의 배관용 이동장치의 회전 방향을 나타내기 위해 시계방향 회전은 CW로 나타내었고, 반시계방향 회전은 CC로 나타내었다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)에서 롤러부(330)의 다른 실시예를 도시한 정면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 이동장치(1)의 상기 지지부재(332)는 상기 롤러(333)가 제공되는 양단부가 분리되어 상기 기둥부재(331)와 링크연결되는 링크부재(332a) 및 상기 링크부재(332a)를 외측방향으로 가압하는 탄성부재(332b)를 제공할 수 있다.

즉, 상기 롤러(333)를 배관(2)에 밀착시켜 접지력을 향상시키도록 제공됨으로써, 배관(2)에서의 작용힘을 효율적으로 작용하게 할 수 있다. 이를 위해, 상기 지지부재(332)는 링크부재(332a), 탄성부재(332b)를 제공할 수 있다.

상기 링크부재(332a)는 상기 기둥부재(331)에 링크결합하여 일정 방향으로 회전 작동하게 제공될 수 있으며, 상기 롤러(333)가 결합될 수 있다.

상기 탄성부재(332b)는 상기 링크부재(332a)를 상기 배관(2) 방향으로 밀착하도록 탄성력을 제공함으로써 접지력을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 탄성부재(332b)는 판형 스프링 또는 코일형 스프링으로 제공될 수 있는데, 양측에 링크부재(332a)를 제공하며, 각각의 링크부재(332a)를 상기 배관(2) 방향으로 밀착시키기 위해서 압축력을 이용한 스프링으로 제공되는 것이 바람직하다.

1 : 배관용 이동장치 2 : 배관
100: 장치바디 200: 밀착수단
210: 리지드 프레임 220: 플렉시블 프레임
300: 휠수단 310: 구동부
320: 회전부 330: 롤러부
331: 기둥부재 332: 지지부재
333: 롤러

Claims

배관 내부에 투입되는 장치바디;
상기 배관 방향으로 신장 또는 수축하게 상기 장치바디에 복수 개가 제공되는 밀착수단; 및
구동력을 제공하는 구동부에 연계되어 회전하는 회전부의 외경에 경사지게 복수 개가 부착된 롤러부를 제공하며, 상기 밀착수단에 제공되어 상기 배관에 밀착되는 휠수단;
을 포함하며,
상기 밀착수단은 상기 장치바디의 외측 둘레를 4등분한 각각의 위치에 제공되며,
상기 휠수단은, 상기 밀착수단에 각각 제공되는 제1휠수단, 제2휠수단, 제3휠수단, 제4휠수단으로 구분되고, 각각의 상기 휠수단에 제공되는 롤러부는, 제1롤러부, 제2롤러부, 제3롤러부, 제4롤러부로 구분되며,
상기 제1롤러부 및 제3롤러부는 회전부의 회전축을 중심으로 시계방향으로 45도 기울어져 제공되고, 상기 제2롤러부 및 제4롤러부는 회전부의 회전축을 중심으로 반시계방향으로 45도 기울어져 제공되는 배관용 이동장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 롤러부는,
상기 회전부에 연결되는 기둥부재;
상기 기둥부재에 수직하게 연결되며, 상기 회전부의 회전축을 기준으로 하여 일정각도 경사지게 제공되는 지지부재; 및
상기 지지부재의 양단부에 자유회전되게 제공되는 롤러;
를 포함하는 배관용 이동장치.
제4항에 있어서,
상기 지지부재는,
상기 롤러가 제공되는 양단부가 분리되어 상기 기둥부재와 링크연결되는 링크부재; 및
상기 링크부재를 외측방향으로 가압하는 탄성부재;
를 제공하는 배관용 이동장치.
제1항에 있어서,
상기 밀착수단은,
상기 장치바디에 일단부가 링크결합되며, 타단부에는 상기 휠수단이 고정되는 리지드 프레임; 및
상기 리지드 프레임과 이격되어 상기 장치바디에 일단부가 링크결합되고, 타단부는 상기 휠수단이 고정된 상기 리지드 프레임의 타단부에 링크결합되어 신장 또는 수축하는 플렉시블 프레임;
을 제공하는 배관용 이동장치.