KR101545927B1 - 장력 제어가 가능한 권선기 및 이를 구비하는 배관 검사로봇 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 배관의 내부에서 이동 가능하도록 형성되는 검사로봇에 전선을 공급하는 권선기에 있어서, 상기 권선기는, 전원을 인가받아 회전되는 모터, 상기 검사로봇에 전기적으로 연결되는 상기 전선을 감거나 풀도록 상기 모터의 축에 연결되어 회전되는 릴(reel), 상기 전선의 장력을 측정하는 장력측정부, 및 상기 전선의 꼬임을 방지하기 위하여 상기 전선의 장력을 유지시키도록 상기 장력측정부에서 측정된 장력의 값을 근거로 상기 모터의 토크를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선기를 제공한다.
Description
본 발명은 배관의 내부를 주행하는 검사로봇에 연결되는 전선의 꼬임을 방지하는 권선기에 관한 것이다.
배관 내부를 주행하며 검사를 수행하는 검사로봇은, 여러가지 형상의 곡면으로 이루어진 배관을 지나는 경우 또는, 배관의 길이가 비교적 긴 곳에 투입되는 경우, 검사로봇과 연결된 전선의 꼬임이 발생되어 검사로봇의 구동이 어려워질 수 있다. 예를 들어, 100M의 길이를 갖는 배관의 내부를 검사하기 위한 검사로봇의 경우, 전선의 꼬임에 의해 검사로봇의 구동에 차질이 발생되고, 전선의 꼬임을 관리하기 위한 추가적인 관리 인력이 소요될 수 있다. 하지만, 종래의 일반적인 권선기는 이러한 문제들을 해결하기 위하여 적합하지 못하다.
따라서, 배관의 내부를 이동하며 작업을 수행하는 검사로봇에 전기적으로 연결되는 전선을 안정적으로 공급하기 위한 권선기에 있어서, 검사로봇이 배관의 내부를 이동함에 따라 전선의 꼬임의 발생을 방지하는 권선기의 개발이 고려될 수 있다.
본 발명은 검사로봇에 연결되는 전선의 장력을 측정하고 이를 일정하게 유지시켜 전선의 꼬임을 방지할 수 있는 권선기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 권선기는, 배관의 내부에서 이동 가능하도록 형성되는 검사로봇에 전선을 공급하는 권선기에 있어서, 상기 권선기는, 전원을 인가받아 회전되는 모터, 상기 검사로봇에 전기적으로 연결되는 상기 전선을 감거나 풀도록 상기 모터의 축에 연결되어 회전되는 릴(reel), 상기 전선의 장력을 측정하는 장력측정부, 및 상기 전선의 꼬임을 방지하기 위하여 상기 전선의 장력을 유지시키도록 상기 장력측정부에서 측정된 장력의 값을 근거로 상기 모터의 토크를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전선이 일정한 장력을 갖도록 설정된 설정값을 상기 장력측정부로부터 측정된 측정값과 비교하여, 상기 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우에는 상기 모터의 토크를 증가시키고, 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 상기 모터의 토크를 감소시키도록 이루어질 수 있다.
상기 권선기는, 상기 전선이 상기 릴에 교차되어 감기도록 형성되는 감김부를 더 포함하고, 상기 감김부는, 상기 모터와 연결되어 회전가능하게 형성되고, 적어도 일부에 나사산이 형성되는 로드, 및 상기 전선과 연결되고 상기 로드의 회전시 상기 나사산을 따라 왕복이동하며 상기 전선을 상기 릴에 교차로 권취시키는 이송부를 포함할 수 있다.
상기 감김부는, 상기 이송부에 설치되고, 외주를 따라 홈이 형성되는 복수의 롤러를 더 포함하고, 상기 롤러는 상기 전선이 상기 릴에 감기거나 풀리는 경우, 상기 전선이 상기 홈에 안착되어 가이드되도록 회전가능하게 형성될 수 있다.
상기 권선기는, 나선(bare wire)과 절연부로 이루어지는 상기 전선의 상기 절연부의 일부를 제거시킨 부분을 감싸도록 설치되고, 상기 전선의 비틀림에 따라 회전가능하도록 형성되는 연결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 배관 검사로봇을 제안한다. 상기 배관 검사로봇은, 배관의 내부를 이동하도록 이루어지는 로봇 바디부, 상기 로봇 바디부에 전기적으로 연결되는 전선, 상기 로봇 바디부에 설치되고 상기 로봇 바디부를 구동시키는 주행모터의 전류를 감지하는 전류센서, 전원을 인가받아 회전되는 모터, 상기 전선을 감거나 풀도록, 상기 모터의 축에 연결되어 회전되는 릴(reel), 및 상기 전선의 꼬임을 방지하기 위하여 상기 전선의 장력을 유지시키도록 상기 전류센서에서 측정된 전류의 값을 근거로 상기 모터의 토크를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 전선이 일정한 장력을 갖도록 설정된 설정값을 상기 전류센서로부터 측정된 측정값과 비교하여, 상기 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우에는 상기 모터의 토크를 증가시키고, 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 상기 모터의 토크를 감소시키도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 권선기는 검사로봇에 연결되는 전선의 장력을 일정크기로 유지시켜 전선의 꼬임발생을 근본적을 차단하므로, 배관의 내부에서 검사로봇의 작업 안정성을 향상시킬 수 있으며, 전선의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 감김부에 의해 전선을 릴에 교차로 감기도록 형성시켜, 전선이 릴에 꼬임 없이 권취될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전선은 연결부재에 의해 회전가능하게 형성되어, 전선의 비틀림에 의한 꼬임을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선기를 나타낸 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 감김부를 확대한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 전선의 장력을 유지시키기 위하여 모터의 토크를 조절하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 도 1에 도시된 전선에 설치되는 연결부재를 나타낸 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 감김부를 확대한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 전선의 장력을 유지시키기 위하여 모터의 토크를 조절하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 도 1에 도시된 전선에 설치되는 연결부재를 나타낸 개념도.
이하, 본 발명의 장력 제어가 가능한 권선기 및 이를 포함하는 배관 검사로봇에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선기(100)를 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 감김부(140)를 확대한 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 전선의 장력을 유지시키기 위하여 모터의 토크를 조절하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배관의 내부에서 이동 가능하도록 형성되는 검사로봇(미도시)에 전선(10)을 공급하는 권선기(100)에 있어서, 상기 권선기(100)는, 모터(110), 릴(reel,120), 장력측정부(미도시) 및 제어부(130)를 포함한다.
모터(110)는 전원을 인가받아 축에 회전력을 발생시키도록 이루어지며, 공급되는 상기 전원의 종류에 따라 직류용 또는 교류용으로 형성될 수 있다.
릴(120)은 상기 검사로봇에 전기적으로 연결되는 전선(10)을 감거나 풀도록, 모터(110)의 축에 연결되어 회전되도록 형성된다. 릴(120)은 정방향 또는 역방향으로 회전되며 전선(10)을 권취시키도록 원통형으로 형성되는 것이 바람직하지만, 원형이 아닌 다른 다각형의 단면을 갖도록 이루어질 수도 있다.
상기 장력측정부는 전선(10)의 적어도 일부와 연결되어 상기 전선(10)의 장력을 측정하도록 이루어진다. 예를 들어, 상기 장력측정부는 미지의 저항을 측정하는 휘트스톤 브리지(wheatstone bridge)를 이용하여 상기 장력을 측정하도록 이루어질 수 있다. 또한, 상기 장력측정부는 상기 검사로봇의 일측에 설치될 수 있다.
제어부(130)는 전선(10)의 꼬임을 방지하기 위하여 전선(10)의 장력을 유지시키도록, 상기 장력측정부에서 측정된 상기 장력의 값을 근거로 모터(110)의 토크를 제어한다. 보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(130)가 모터(110)의 토크를 제어하는 방법은, 먼저 전선(10)이 일정한 장력의 크기를 갖도록 설정값을 설정하는 단계(S100), 다음으로 상기 검사로봇이 구동하는 동안 상기 장력측정부로부터 측정되는 측정값을 획득하는 단계(S200), 그리고 상기 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우에는 모터(110)의 토크를 증가시키고, 반대로 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 모터(110)의 토크를 감소시키는 단계(S300)를 포함한다. 이때, 상기 설정값과 상기 측정값이 같은 경우에는 모터(110)의 토크를 유지시킨다.
이에 따라, 기 설정된 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우, 즉 실제 측정된 전선(10)의 장력이 전선(10)의 꼬임을 방지하기 위한 크기에 도달하지 못할 경우 모터(10)의 토크를 증가시켜 상기 장력을 제어함으로써, 전선(10)은 항상 일정한 장력을 유지하도록 이루어질 수 있다. 반면, 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 모터(110)의 토크를 감소시키며, 이러한 전선(10)의 장력 측정 및 상기 설정값과의 비교와 모터(110)의 토크 조절을 연속적으로 수행함으로써 전선(10)의 장력을 일정하게 유지시킬 수 있다.
한편, 권선기(100)는 감김부(140)를 더 포함할 수 있다.
감김부(140)는 전선(10)이 릴(120)에 교차되어 감기도록 형성되며, 감김부(140)는 로드(142) 및 이송부(144)를 포함한다.
로드(142)는 모터(110)와 연결되어 회전가능하게 형성된다. 예를 들어, 로드(142)의 일측은 모터(110)의 축과 체인(123)에 의해 연결되어 모터(110)의 회전에 따라 함께 회전되도록 형성될 수 있다. 로드(142)는 적어도 일부에 나사산(143)이 형성되도록 형성된다. 예를 들어, 나사산(143)은 도 2에 도시된 바와 같이 로드(142)의 회전축을 따라 교차되게 형성될 수 있다.
이송부(144)는 전선(10)과 연결되고, 로드(142)의 회전시 나사산(143)을 따라 왕복가능하게 이동되도록 형성된다. 이에 따라, 감김부(144)는 전선(10)을 릴(120)에 교차되게 권취시킴으로써, 전선(10)이 릴(120)의 특정부분에 집중되어 감기지 않고 고르게 감기도록 이루어질 수 있다.
또한, 감김부(140)는 롤러(146)를 더 포함할 수 있다.
롤러(146)는 이송부(144)에 설치되고, 외주를 따라 형성되는 홈을 구비한다. 그리고, 모터(110)의 회전에 따라 전선(10)이 릴(120)에 감기거나 풀리는 경우, 전선(10)이 상기 홈에 안착되어 가이드되도록 회전가능하게 형성된다. 이에 따라, 전선(10)은 롤러(146)에 의해 가이드되어 릴(120)에 보다 안정적으로 권취될 수 있다.
이하, 본 발명의 연결부재(150)에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 1에 도시된 전선에 설치되는 연결부재를 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 권선기(100)는 연결부재(150)를 더 포함할 수 있다.
연결부재(150)는 전선(10)의 비틀림에 따라 회전가능하도록 형성된다. 구체적으로, 전선(10)은 전기적인 신호를 전달하는 나선(12)과 절연재질로 이루어져 상기 나선(12)을 감싸도록 형성되는 절연부(14)로 이루어질 수 있다. 그리고, 연결부재(150)는 일정 간격으로 절연부(14)의 일부를 제거시킨 상태에서 상기 절연부(14)가 제거된 부분을 감싸도록 설치되고, 전선(10)의 비틀림에 따라 회전가능하도록 형성된다. 이에 따라, 전선(10)의 비틀림이 발생되는 경우 연결부재(150)가 회전됨으로써 전선(10)의 꼬임발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배관 검사로봇(미도시)에 대하여 설명한다.
상기 배관 검사로봇은, 로봇 바디부(미도시), 전선(10), 전류센서(미도시), 모터(110), 릴(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
상기 로봇 바디부는 배관의 내부를 이동하며 배관 내부에서 가능한 일련의 작업을 수행하도록 이루어진다.
전선(10)은 상기 로봇 바디부에 전기적으로 연결되어, 상기 로봇 바디부에 전원 또는 전기적인 신호를 인가한다.
상기 전류센서는 상기 로봇 바디부에 설치되고, 로봇 바디부를 구동시키는 주행모터(미도시)의 전류를 감지하도록 형성된다.
모터(110)는 전원을 인가받아 회전되도록 이루어진다.
릴(120)은 모터(110)의 축에 연결되어 회전됨으로써, 전선(10)을 감거나 풀도록 형성된다.
제어부(130)는 전선(10)의 꼬임을 방지하기 위하여 전선(10)의 장력을 유지시키도록, 상기 전류센서에서 측정된 전류의 값을 근거로 모터(110)의 토크를 제어한다. 제어부(130)는 전선(10)이 일정한 장력을 갖도록 설정된 설정값을 상기 전류센서로부터 측정된 측정값과 비교하여, 상기 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우에는 모터(110)의 토크를 증가시키고, 반대로 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 모터(110)의 토크를 감소시키도록 이루어질 수 있다.
다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.
100 : 권선기 110 : 모터
120 : 릴(reel) 130 : 제어부
140 : 감김부
120 : 릴(reel) 130 : 제어부
140 : 감김부
Claims (7)
- 배관의 내부에서 이동 가능하도록 형성되는 검사로봇에 나선(bare wire)과 절연부로 이루어지는 전선을 공급하는 권선기에 있어서, 상기 권선기는,
전원을 인가받아 회전되는 모터;
상기 검사로봇에 전기적으로 연결되는 상기 전선을 감거나 풀도록, 상기 모터의 축에 연결되어 회전되는 릴(reel);
상기 전선의 장력을 측정하는 장력측정부;
상기 전선의 꼬임을 방지하기 위하여 상기 전선의 장력을 유지시키도록, 상기 장력측정부에서 측정된 장력의 값을 근거로 상기 모터의 토크를 제어하는 제어부; 및
상기 절연부의 양단부와 결합되되 상기 절연부가 제거되어 상기 나선이 외부로 노출된 영역을 감싸도록 형성되고, 상기 검사로봇이 상기 배관 내에서 이동됨에 따라 상기 절연부에 비틀림이 발생되면, 상기 양단부와 결합된 양측이 서로 독립적으로 회전 가능하도록 이루어지는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선기. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전선이 일정한 장력을 갖도록 설정된 설정값을 상기 장력측정부로부터 측정된 측정값과 비교하여, 상기 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우에는 상기 모터의 토크를 증가시키고, 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 상기 모터의 토크를 감소시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 권선기. - 제2항에 있어서,
상기 전선이 상기 릴에 교차되어 감기도록 형성되는 감김부를 더 포함하고,
상기 감김부는,
상기 모터와 연결되어 회전가능하게 형성되고, 적어도 일부에 나사산이 형성되는 로드; 및
상기 전선과 연결되고, 상기 로드의 회전시 상기 나사산을 따라 왕복이동하며 상기 전선을 상기 릴에 교차로 권취시키는 이송부를 포함하는 것을 특징으 로 하는 권선기. - 제3항에 있어서,
상기 감김부는,
상기 이송부에 설치되고, 외주를 따라 홈이 형성되는 복수의 롤러를 더 포함하고,
상기 롤러는 상기 전선이 상기 릴에 감기거나 풀리는 경우, 상기 전선이 상기 홈에 안착되어 가이드되도록 회전가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 권선기. - 삭제
- 배관의 내부를 이동하도록 이루어지는 로봇 바디부;
상기 로봇 바디부에 전기적으로 연결되고, 나선(bare wire)과 절연부로 이루어지는 전선;
상기 로봇 바디부에 설치되고, 상기 로봇 바디부를 구동시키는 주행모터의 전류를 감지하는 전류센서;
전원을 인가받아 회전되는 모터;
상기 전선을 감거나 풀도록, 상기 모터의 축에 연결되어 회전되는 릴(reel);
상기 전선의 꼬임을 방지하기 위하여 상기 전선의 장력을 유지시키도록, 상기 전류센서에서 측정된 전류의 값을 근거로 상기 모터의 토크를 제어하는 제어부; 및
상기 절연부의 양단부와 결합되되, 상기 절연부가 제거되어 상기 나선이 외부로 노출된 영역을 감싸도록 형성되고, 상기 검사로봇이 상기 배관 내에서 이동됨에 따라 상기 절연부에 비틀림이 발생되면, 상기 양단부와 결합된 양측이 서로 독립적으로 회전 가능하도록 이루어지는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 검사로봇. - 제6항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전선이 일정한 장력을 갖도록 설정된 설정값을 상기 전류센서로부터 측정된 측정값과 비교하여, 상기 설정값이 상기 측정값보다 큰 경우에는 상기 모터의 토크를 증가시키고, 상기 설정값이 상기 측정값보다 작은 경우에는 상기 모터의 토크를 감소시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 검사로봇.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020140013235A KR101545927B1 (ko) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | 장력 제어가 가능한 권선기 및 이를 구비하는 배관 검사로봇 |
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KR20150092635A KR20150092635A (ko) | 2015-08-13 |
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Family Applications (1)
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KR1020140013235A KR101545927B1 (ko) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | 장력 제어가 가능한 권선기 및 이를 구비하는 배관 검사로봇 |
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KR (1) | KR101545927B1 (ko) |
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