KR101587481B1 - 공압 근육을 적용한 케이블 포설장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압근육과 연동되어 케이블을 견인하는 그립부; 상기 그립부의 양 측부를 지지하면서 관통하는 그립부 이동축; 상기 그립부 이동축의 양단부가 각각 결합되는 양측 고정부재; 및 상기 고정부재 및 상기 그립부의 일단부에 결합되고, 외부에서 유입되는 공압에 의해 팽창 및 수축되는 공압근육부를 포함하는 케이블 포설장치에 관한 것이다.
이에 따라, 기존에 사용하던 공압 실린더를 적용한 케이블 포설장치에 비하여 무게를 감소시켜 효율성을 높일 뿐 아니라, 케이블 포설 장치의 부피 대비 견인력을 증가시킬 수 있어 협소한 공간에서도 포설 작업을 진행할 수 있는 효과가 있다.

Description

공압 근육을 적용한 케이블 포설장치{CABLE LAYING DEVICE USING AIR PRESSURE MUSCLE}

본 발명은 공압 근육을 적용한 케이블 포설장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이블 포설시 인력으로 작업하기에 협소한 공간에 적용시킬 수 있으며, 공압 근육의 수축 및 팽창을 통해 케이블의 그립 및 포설 작업이 가능한 포설장치에 관한 것이다.

영국 Shadow Robot에서 적용시킨 공압 근육(Air Muscle)은 작고 가벼우며 사용하기 쉬운 강력한 액츄에이터로서, 부드럽게 동작하며 제어하기 쉬우며, 그 구조는 고무튜브를 고강성의 플라스틱 그물망이 감싸고 있는 구조를 가지고 있어 공기의 압력을 높이면 근육이 수축(길이가 짧아짐)되고 공기의 압력을 낮추면 이완(원래의 상태로 늘어남)되어 인간의 근육 운동형태와 유사하게 동작하는 원리로 작동된다.

공압 근육은 중량대 파워비가 400:1 로 일반 공압 실린더나 DC 모터의 16:1 에 비하여 매우 크고, 0-70psi(0-5bar)범위의 압축공기(Compressed Air)에 의하여 동작하는데 10 그램의 경량 제작이 가능하므로 중량이 문제가 되는 분야에 유용하게 사용할 수 있을 뿐 아니라, 일반 공압 실린더나 모터보다도 비용적인 면에서 유리하다.

케이블을 포설하여야 할 경우가 있는데, 예를 들어 선박 건조시에 전력케이블을 선박의 여러 경로를 따라 포설하여야 한다. 이 경우 케이블을 끄는 윈치(winch)가 사용되며 또한 동시에 케이블을 피딩(feeding)하는 피더(feeder)가 사용되는 것이 바람직하다. 즉, 포설경로가 복잡하고 긴 경우 윈치만으로 포설하기는 무리가 있을 수 있으며, 이러한 경우 윈치의 반대쪽에는 피더를 설치하여 케이블을 보내주어야 한다. 이러한 케이블 피더는 우선 자유롭게 이동이 가능하여, 필요한 곳에서 케이블을 피딩할 수 있어야 한다. 또한 피딩을 함에 있어서, 피딩을 이루는 롤러가 케이블과 접촉할 때 발생하는 접압력이 적절히 조정될 필요가 있다.

케이블의 포설은 경우에 따라서는 수직하방으로 이루어질 수 있는데, 예를 들어, 시추선과 같은 경우가 그러하다. 이 경우 만일 정전 등이 발생하는 경우, 수직하방으로 포설된 케이블의 무게로 인하여 피더가 끌려갈 수 있으며, 이러한 사태를 막을 필요가 있다.

한편, 다수개의 케이블을 동시에 피딩하면서 개개의 피더를 탈거할 수 있어야 하고 또한 정전 등과 같이 전력공급이 끊기는 경우 케이블의 자중으로 인하여 피더가 끌려가는 문제에 대비할 필요가 있을 뿐 아니라, 인력으로 작업시 협소한 공간에서는 케이블 포설시 많은 문제점이 있다.

또한, 한국공개특허공보 2011-0066567호에는 공압 근육을 이용한 양팔 재활 운동기구에 대해 개시하고 있으나, 공압 근육 장치를 통해 협소한 공간에서도 케이블을 포설할 수 있는 장치에 대해서는 개시하는 바가 없다.

1. 한국공개특허공보 2011-0066567호 "공압 근육을 이용한 양팔 재활 운동 기구” (공개일자: 2011. 06. 17.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인력으로 작업하기에 협소한 공간에 적용가능한 케이블 포설시 공압 근육을 적용시킨 엑추에이터를 통하여 그립과 견인을 동시에 구현할 수 있는 케이블 포설 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존에 사용하던 공압 실린더를 적용한 케이블 포설장치에 비하여 무게를 감소시켜 효율성을 높일 뿐 아니라, 케이블 포설 장치의 부피 대비 견인력을 증가시킬 수 있어 협소한 공간에서도 포설 작업을 진행할 수 있는 케이블 포설 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 공압근육과 연동되어 케이블을 견인하는 그립부; 상기 그립부의 양 측부를 지지하면서 관통하는 그립부 이동축; 상기 그립부 이동축의 양단부가 각각 결합되는 양측 고정부재; 및 상기 고정부재 및 상기 그립부의 일단부에 결합되고, 외부에서 유입되는 공압에 의해 팽창 및 수축되는 공압근육부를 포함하는 케이블 포설장치에 관한 것이다.

상기 그립부는 공압근육을 내부에 수용할 수 있는 구조로 되어 있고, 공압근육의 팽창 및 수축에 의한 힘을 전달할 수 있는 공압 전달부; 상기 공압 전달부와 연동되어 케이블을 그립할 수 있는 케이블 파지부; 및 상기 케이블 파지부와 공압 전달부와 결합되는 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이블 파지부의 내측에는 탄성소재로 구성된 그립압착부가 형성되어 케이블의 그립 및 견인을 용이하게 할 수 있고, 상기 케이블 파지부는 다양한 크기의 케이블을 파지할 수 있도록 착탈식으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 케이블 포설시 인력으로 작업하기에 협소한 공간에 적용시킬 수 있으며, 공압 근육의 수축 및 팽창을 통해 케이블의 그립 및 포설 작업이 가능한 포설장치를 제시한다.

이에 따라, 인력으로 작업하기에 협소한 공간에 적용가능한 케이블 포설시 공압 근육을 적용시킨 엑추에이터를 통하여 그립과 견인을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존에 사용하던 공압 실린더를 적용한 케이블 포설장치에 비하여 무게를 감소시켜 효율성을 높일 뿐 아니라, 케이블 포설 장치의 부피 대비 견인력을 증가시킬 수 있어 협소한 공간에서도 포설 작업을 진행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 케이블 포설장치의 구성을 나타내는 사시도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 포설장치가 작동되는 동작을 단계별로 나타내는 측부에서 바라본 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 케이블 포설장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 케이블 포설장치는 공압근육과 연동되어 케이블(50)을 견인하는 그립부(100); 상기 그립부(100)의 양 측부를 지지하면서 관통하는 그립부 이동축(200); 상기 그립부 이동축(200)의 양단부가 각각 결합되는 양측 고정부재(300); 및 상기 고정부재(300) 및 상기 그립부(100)의 일단부에 결합되고, 외부에서 유입되는 공압에 의해 팽창 및 수축되는 공압근육부(10)를 포함한다.

이하, 도 1 및 2를 참조하여 각 구성을 설명하면 하기와 같다.

본 발명은 외부에서 유입되는 공압에 의해 팽장 및 수축되는 공압근육부(10)를 이용한 케이블 포설장치로서, 공압 근육(Air Muscle)은 작고 가벼우며 사용하기 쉬운 강력한 액츄에이터로서, 부드럽게 동작하며 제어하기 쉬우며, 그 구조는 고무튜브를 고강성의 플라스틱 그물망이 감싸고 있는 구조를 가지고 있어 공기의 압력을 높이면 근육이 수축(길이가 짧아짐)되고 공기의 압력을 낮추면 이완(원래의 상태로 늘어남)되어 인간의 근육 운동형태와 유사하게 동작하는 원리로 작동된다.

본 발명에 따른 공압 근육은 중량 대 파워비가 일반 공압 실린더나 DC 모터에 비하여 매우 크고, 0-70psi(0-5bar) 범위의 압축공기(Compressed Air)에 의하여 동작하는데, 경량 제작이 가능하므로 중량이 문제가 되는 분야에 유용하게 사용할 수 있을 뿐 아니라, 일반 공압 실린더나 모터보다도 비용적인 면에서 유리하다.

도 1에 나와 있는 것과 같이, 케이블 포설장치는 공압근육과 연동되어 케이블(50)을 견인하는 그립부(100); 상기 그립부(100)의 양 측부를 지지하면서 관통하는 그립부 이동축(200); 상기 그립부 이동축(200)의 양단부가 각각 결합되는 양측 고정부재(300); 및 상기 고정부재(300) 및 상기 그립부(100)의 일단부에 결합되고, 외부에서 유입되는 공압에 의해 팽창 및 수축되는 공압근육부(10)로 구성된다.

상기와 같이 공압근육부(10)의 일단은 고정부재(300)에 고정되어 있고, 나머지 타단부는 그립부의 이동부(130)에 고정되어 있는 구조를 가지고 있다. 상기 고정부재(300)에 고정된 부분은 이동하지 않으며, 그립부의 이동부(130)에 고정된 부분이 공압근육에 의해 이동하면서 케이블을 포설하는 구조로 되어 있다.

공압근육부(10)는 그립부(100)와 연동되어 케이블(50)을 포설할 수 있는데, 상기 그립부(100)는 공압근육을 내부에 수용할 수 있는 구조로 되어 있다. 상기 공압근육부(10)는 공압근육의 팽창 및 수축에 의한 힘을 전달할 수 있는 공압 전달부(110); 상기 공압 전달부(110)와 연동되어 케이블(50)을 그립할 수 있는 케이블 파지부(120); 및 상기 케이블 파지부(120)와 공압 전달부(110)와 결합되는 이동부(130)로 구성된다.

상기 공압 전달부(110)는 그 내부에 위치하는 공압근육의 팽창 및 수축에 따라 연동되어 동작함으로써 이와 연결된 상기 케이블 파지부(120)가 케이블의 그립을 가능하게 한다. 즉, 공압근육이 공압을 받아 두꺼워지면 케이블을 그립하는 힘이 강하게 되어 그립부가 닫히는 동작을 하게 되어 케이블을 움켜지게 된다. 또한, 이와 동시에 상기 이동부(130)를 관통하는 그립부 이동축(200)을 따라서 이동부(130)가 이동하는 동작을 함으로써 케이블을 견인하게 되고 이로써 케이블(50)의 이동이 가능하다. 또한, 다시 공압근육에 공압이 빠지면서 공압근육이 가늘게 펼쳐져 이완하면서 케이블 파지부(120)는 개구되면서 기존의 케이블의 지점과 다른 부분을 파지하게 된다. 이 때, 다시 공압이 공급되면서 케이블을 파지하게 되는 것이다. 상기와 같은 일련의 동작은 도 2 내지 도 4에 잘 나와 있다.

상기 케이블 파지부(120)의 내측에는 탄성소재로 구성된 그립압착부(121)가 형성되어 케이블의 그립 및 견인을 용이하게 할 수 있을 뿐 아니라, 상기 케이블 파지부(120)는 다양한 크기의 케이블(50)을 파지할 수 있도록 착탈식(미도시)으로 구성될 수 있다.

상기에서 설명한 그립부의 이동부(130)를 관통하면서 지지하는 그립부 이동축(200)이 형성되어 있고, 상기 이동축(200)을 통해 그립부(100)는 이동이 가능하게 된다. 상기 그립부 이동축(200)의 양단부는 각각 양측의 고정부재(300)에 결합되어 있으며, 그립부의 이동이 원활할 수 있게 부식방지가 가능한 스테인레스 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압근육의 동작에 따라 케이블의 그립 및 견인을 나타내는 측면에서 바라본 단면도이다.

도 2에 나와 있는 것과 같이, 공압근육에 공압이 빠져 나가 이완되어 수축된 상태로 되어 있다. 이 때, 케이블 파지부(120)는 케이블을 파지하지 못한 상태이다. 이 후, 도 3과 같이 공압이 공급됨에 따라 케이블 파지부(120)를 통해서 케이블을 그립하는 동작을 나타내는데, 측부에 도시되어 있는 것과 같이 공압근육이 팽창함과 동시에 그립부(100)는 케이블을 파지하면서 이동한다.
도 2에서와 같이, 공압근육부(10)가 팽창됨에 따라 케이블 파지부(120)는 그립부 이동축(200)을 중심으로 회전된다. 도 2에 도시된 케이블 파지부(120)는 공압근육부(10)가 수축된 상태이므로, 케이블 파지부(120)는 그립부 이동축(200)을 중심으로 최대한 벌어진 상태를 유지하게 된다.
상기 공압근육부(10)에 공압이 공급됨에 따라, 공압근육부(10)는 팽창이 이루어지게 되고, 공압근육부(10)가 팽창됨에 따라 케이블 파지부(120)는 그립부 이동축(200)을 중심으로 회전하게 된다. 즉, 도 3에서와 같이, 케이블 파지부(120)의 상부는 케이블(50)을 향해 회전된다. 아울러 공압근육부(10)가 공압에 의해 더욱 팽창되면서 케이블 파지부(120)는 도 4에서와 같이, 그립부 이동축(200)을 중심으로 회전되어 케이블(50)을 파지하게 된다.
이 때, 그립부(100) 전체는 양측 고정부재(300)를 기준으로 우측 방향으로 이동되는 것을 알 수 있다.

다음으로, 공압이 더욱 증가함에 따라 도 4와 같이 파지부(120)는 더욱 우측 방향으로 이동하게 되고, 이로서 케이블이 우측으로 견인되는 효과를 가지고 온다.
도 4에서와 같이, 케이블 파지부(120)가 케이블(50)을 파지한 상태에서 공압근육부(10)가 더욱 팽창하게 되는데, 공압근육부(10)가 팽창됨에 따라 공압근육부(10)의 전체 길이는 짧아지게 된다. 도 2에서와 같이, 공압근육부(10)는 수축된 상태에서 팽창됨에 따라 공압근육부(10)의 전체 길이는 짧아지게 되고, 도 3에서와 같이, 공압근육부(10)가 팽창됨에 따라 케이블 파지부(120)가 설치된 이동부(130)가 도 3의 도면상 오른쪽 방향으로 이동된다.
도 4에서와 같이, 케이블 파지부(120)에 의해 케이블(50)이 파지된 상태에서 공압근육부(10)가 더욱 팽창됨에 따라 이동부(130)는 도 4의 도면상 오른쪽 방향으로 이동되면서 케이블(50)을 도 4의 도면상 오른쪽 방향으로 이동시키게 된다.
이와 같이 공압근육부(10)가 팽창되면서 케이블 파지부(120)에 의해 케이블(50)을 파지한 상태에서 공압근육부(10)의 길이가 짧아지는 길이만큼 케이블(50)을 이동시키게 되며, 케이블 파지부(120) 및 이동부(130)는 공압근육부(10)의 수축에 의해 원위치로 이동된 다음 케이블(50)을 파지하면서 이동시키게 된다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 포설장치는 케이블 포설시 인력으로 작업하기에 협소한 공간에 적용시킬 수 있으며, 공압 근육의 수축 및 팽창을 통해 케이블의 그립 및 포설 작업이 가능한 포설장치를 제시하고 있으며, 인력으로 작업하기에 협소한 공간에 적용가능한 케이블 포설시 공압 근육을 적용시킨 엑추에이터를 통하여 그립과 견인을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 : 그립부 200: 그립부 이동축
110: 공압 전달부 120: 케이블 파지부
121: 그립압착부 130: 이동부

Claims (4)

1. 공압근육과 연동되어 케이블을 견인하는 그립부;
   상기 그립부를 지지하면서 관통하는 그립부 이동축;
   상기 그립부 이동축의 양단부가 각각 결합되는 양측 고정부재; 및
   상기 고정부재 및 상기 그립부의 일단부에 결합되고, 외부에서 유입되는 공압에 의해 팽창 및 수축되는 공압근육부를 포함하여 구동장치로 견인과 그립 동작이 가능하며,
   상기 그립부는 공압근육을 내부에 수용할 수 있는 구조로 되어 있고, 공압근육의 팽창 및 수축에 의한 힘을 전달할 수 있는 공압 전달부;
   상기 공압 전달부와 연동되어 케이블을 그립할 수 있는 케이블 파지부; 및
   상기 케이블 파지부 및 공압 전달부와 결합되는 이동부를 포함하고,
   상기 케이블 파지부의 내측에는 탄성소재로 구성된 그립압착부가 형성되어 케이블의 그립 및 견인을 용이하게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 포설장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 케이블 파지부는 다양한 크기의 케이블을 파지할 수 있도록 착탈식으로 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 포설장치.

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