KR101671201B1

KR101671201B1 - 배관 청소로봇

Info

Publication number: KR101671201B1
Application number: KR1020140140451A
Authority: KR
Inventors: 정광목; 강태훈; 한연주; 임문빈
Original assignee: 정광목; (주)폴라드림인터내셔널코리아
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-11-01
Also published as: KR20160045244A

Abstract

배관 내벽에 쌓인 이물질을 배관 내벽으로부터 거의 완벽제거하기 위한 본 발명에 따른 배관 청소로봇은 배관의 내부에 삽입되는 본체, 상기 본체를 상기 배관의 내부에서 주행시키는 주행구동부, 상기 본체가 주행하는 전방을 향해 배치되는 스크류, 상기 본체에 지지되고 상기 스크류를 회전 구동시키는 회전구동부 및 상기 배관 내벽으로부터 분리되는 이물질을 흡입하는 흡입부를 포함하므로, 배관 내부에 쌓인 이물질을 공압에 의해 분리시키고 흡입 배출하므로, 배관 내부 청소의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

배관 청소로봇{Robot for cleaning dust in pipe}

본 발명은 배관 청소로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관 내부에 삽입되어 배관 내부를 주행하며, 배관 내부에 쌓인 이물질을 흡입하여 배관의 외부로 배출하는 배관 청소로봇에 관한 것이다.

반도체 제조공정에는 여러 종류의 공정가스가 사용되는데, 공정가스는 인체에 유해한 유독가스가 사용되기도 하며, 반도체 제조 공정에 따라 공정가스의 온도를 고온으로 유지시켜야 할 필요성이 있다.

공정가스를 공급하거나 배출하는 데 사용되는 배관은 작업자가 투입되기에는 그 관경이 너무 작으며, 작업자의 안전을 보장하기 위해서 해당 배관을 분리하여 교체하는 방식이 채택되고 있다.

하지만 배관을 교체하는 방식은 배관이 교체되는 동안 장비를 사용하지 못하게 되므로 생산효율이 저하될뿐 만 아니라, 배관을 교체하는데 소요되는 설비비용과 인건비 등이 증가되는 문제점이 있다.

따라서 최근에는 배관의 내부에 투입되어 배관 내부를 청소하는 장치에 대해 개발된 바 있다. 이러한 배관 청소장치에 대해서는 이미 "대한민국 등록실용 20-0412324;배관의 내부검사 및 청소용 로봇" 등에 의해 개시된 바 있다. 상기 등록특허는 브러시를 이용하여 배관 내부에 쌓인 이물질을 제거하도록 구성된다.

하지만 상기 등록실용은 브러시가 배관의 길이방향으로 회전되도록 배치된다. 이와 같이 배관의 길이방향으로 회전되는 브러쉬를 이용하여 물리적으로 배관 내부를 청소하게 되면, 브러쉬가 배관의 내벽에 접촉되지 않는 곳에 공백이 생기기 때문에 배관 내부가 제대로 청소되지 못하는 문제점이 있다.

또한 상술된 바와 같이 고온으로 유지되는 배관의 내부를 청소할 때 청소 로봇이 고온에 노출되기 때문에 장치의 내구성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록실용 제20-0412324호

본 발명의 목적은 배관 내벽에 쌓인 이물질을 배관 내벽으로부터 거의 완벽제거하기 위한 배관 청소로봇을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고온의 배관에 투입되더라도 안전하게 배관 청소를 수행할 수 있도록 한 배관 청소로봇을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 배관 청소로봇은 배관의 내부에 삽입되는 본체, 상기 본체를 상기 배관의 내부에서 주행시키는 주행구동부, 상기 본체가 주행하는 전방을 향해 배치되는 스크류, 상기 본체에 지지되고 상기 스크류를 회전 구동시키는 회전구동부 및 상기 배관 내벽으로부터 분리되는 이물질을 흡입하는 흡입부를 포함할 수 있다.

상기 스크류의 외측면에는 상기 이물질을 상기 배관 내벽으로부터 분산시키는 스크러버가 형성될 수 있다.

상기 회전구동부는 상기 스크류에 체결되어 공압에 의해 상기 스크류를 회전시키는 베인모터를 포함하고, 상기 스크류에는 상기 베인모터로부터 배출되는 공기를 상기 본체의 후방으로 안내하는 가이드홈이 형성될 수 있다.

상기 베인모터로부터 배출되는 공기는 상기 가이드홈에 안내되고, 상기 배관의 내부에는 상기 스크류의 회전력에 의해 상기 배관의 중심축을 기준으로 회전하는 와류가 형성될 수 있다.

상기 주행구동부는 상기 본체에 지지되며 공압에 의해 구동되는 실린더, 주행휠을 지지하고 상기 주행휠을 회전시키는 드라이빙모듈, 상기 실린더의 출력단에 연결되는 슬라이더 및 상기 실린더의 구동에 따라 상기 주행휠이 상기 배관의 내벽에 밀착되도록 상기 슬라이더와 상기 드라이빙모듈을 연결하는 링크를 포함할 수 있다.

상기 배관 청소로봇은 상기 실린더에 연결되는 제 1공압라인, 상기 제 1공압라인과 별도의 공압이 형성되는 제 2공압라인 및 상기 제 2공압라인에 연결되어 상기 제 2공압라인을 통해 공급되는 공기를 분배하는 분배기를 더 포함할 수 있다.

상기 분배기를 통해 상기 제 2공압라인으로부터 분배되는 공기의 일부는 상기 베인모터로 공급될 수 있다.

상기 배관 청소로봇은 상기 본체가 진행하는 전방을 촬영하기 위해 상기 본체의 선단부에 설치되는 카메라모듈을 더 포함하며, 상기 분배기를 통해 상기 제 2공압라인으로부터 분기되는 공기의 일부는 상기 카메라모듈의 둘레로 분사되어 상기 카메라모듈이 상기 이물질에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

상기 카메라모듈로 공급되는 상기 공기는 상기 본체에 설치되는 제어부와 상기 드라이빙모듈을 통과하여 상기 카메라모듈로 공급되어 상기 제어부와 상기 드라이빙모듈을 냉각시키고 상기 제어부와 상기 드라이빙모듈의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

상기 스크류의 외경부에 지지되어 상기 스크류와 함께 회전되는 브러쉬를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배관 청소로봇은 배관 내부에 쌓인 이물질을 스크류에 의해 물리적으로 분리시키고 배관 내부에 나선형의 와류를 발생시켜 흡입 배출하므로, 배관 내부 청소의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 배관 청소로봇은 공압을 사용하여 배관 청소로봇을 공냉시키므로 고온의 배관에 투입된다 하더라도 안전하게 배관 청소를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇이 구성된 배관 청소시스템을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 배관 청소로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 주행구동부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 일부를 나타낸 확대단면도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 제어부를 개방한 사시도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 유로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 카메라모듈 세정동작을 나타낸 작동도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 배관 청소로봇에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇이 구성된 배관 청소시스템을 간략하게 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 배관 청소로봇(100)은 로봇 컨트롤러(200), 영상 저장부(300), 공압 발생장치(401) 및 진공 흡입장치(402)와 함께 운용될 수 있다.

로봇 컨트롤러(200)는 배관 청소로봇(100)의 구동을 제어한다. 로봇 컨트롤러(200)에는 배관 청소로봇(100)으로 전력을 공급하기 위한 전력용 케이블(210)과, 배관 청소로봇(100)과의 신호를 송수신 하기 위한 신호용 케이블(220)이 연결될 수 있다. 영상 저장부(300)는 로봇 컨트롤러(200)에 내장될 수 있다. 영상 저장부(300)에는 이후 설명될 배관 청소로봇(100)에 설치된 카메라모듈에 의해 취득되는 영상이 저장될 수 있다.

여기서, 배관의 내부에 삽입된 배관 청소로봇(100)은 공압을 이용하여 주행휠이 배관의 내벽을 향해 확장되며, 배관 내부를 청소할 수 있다.

따라서 공압 발생장치(401)에는 배관 청소로봇(100)에 필요한 공압을 공급하기 위한 공급라인들이 연결될 수 있다. 공급라인들은 주행휠의 확장을 위해 배관 청소로봇(100)에 연결되는 제 1공압라인(410)과, 배관의 청소를 위해 배관 청소로봇(100)에 연결되는 제 2공압라인(420)으로 구분될 수 있다.

도 1에서, 제 1공압라인(410)과 제 2공압라인(420)은 별도의 라인으로 공압 발생장치(401)로부터 배관 청소로봇(100)에 연결되는 것으로 도시하고 있다. 다른 실시예로, 제 1공압라인(410)과 제 2공압라인(420)은 단일 라인의 형태로 공압 발생장치(401)로부터 인출되며, 배관 청소로봇(100)에서 분기되고, 분기된 각 라인에 밸브를 설치하여 공압을 각각 개별 제어하도록 구성될 수 있다.

진공 흡입장치(402)는 배관 청소로봇(100)에 의해 흡입되는 이물질을 배관의 외부로 배출되도록 한다. 진공 흡입장치(402)와 배관 청소로봇(100)은 진공흡입관(430)에 의해 연결될 수 있다. 진공 흡입장치(402)는 진공펌프로 마련될 수 있다.

도 1에서 공압 발생장치(401)와 진공 흡입장치(402)는 별개의 구성요소로 도시하고 있지만, 공압 발생장치(401)와 진공 흡입장치(402)는 일체형으로 구성되고 배관 내부로부터 진공 흡입된 공기를 여과하고, 여과된 공기를 압축하여 순환시키는 장치로도 변형 실시될 수 있다.

상술된 전력용 케이블(210), 신호용 케이블(220), 제 1, 2공급라인(410, 420) 및 진공흡입관(430)은 플렉시블한 재질로 이루어지는 관의 내부에 설치된 단일 케이블의 형태로 배관 청소로봇에 연결될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 배관 청소로봇을 나타낸 사시도이이며, 도 3은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 주행구동부를 간략하게 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 배관 청소로봇(100)은 본체(110), 주행구동부(120), 베인모터(130), 스크류(140) 및 흡입부(150)를 포함할 수 있다.

본체(110)는 주행구동부(120)와 함께 배관 청소로봇(100)의 골격을 형성한다. 본체(110)는 배관(T)의 길이 방향으로 이격되는 제 1, 2베이스(111, 112)를 포함할 수 있다.

주행구동부(120)는 제 1베이스(111)와 제 2베이스(112)의 사이에 배치될 수 있다. 주행구동부(120)는 실린더(121), 가이드(122), 슬라이더(123), 링크(124), 복귀 스프링(125), 드라이빙모듈(126), 주행휠(127) 및 지지휠(128)을 포함할 수 있다.

실린더(121)는 복수로 마련되며, 복수의 실린더(121)는 제 1베이스(111)와 제 2베이스(112)의 중심을 기준으로 하여 방사형으로 배치될 수 있다. 실린더(121)에는 제 1공압라인(410)이 연결되어 공압에 의해 구동된다. 가이드(122)는 제 1베이스(111)와 제 2베이스(112)의 중심에 연결될 수 있다. 슬라이더(123)는 중앙부에 관통홀이 형성되는 이송블럭(123a)과, 이송블럭(123a)으로부터 방사형으로 연장되어 복수의 실린더(121)의 각 출력단에 연결되는 복수의 연결바(123b)를 포함할 수 있다. 링크(124)는 복수로 마련되며, 복수의 링크(124)는 일단부와 타단부가 복수의 연결바(123b)와 드라이빙모듈(126)에 각각 회전가능하게 연결된다.

복귀 스프링(125)은 슬라이더(123)와 제 1베이스(111)의 사이에 배치되어 제 1베이스(111)로부터 슬라이더(123)를 탄성지지한다. 주행휠(127) 및 지지휠(128)은 링크(124)에 지지되는 드라이빙모듈(126)에 회전가능하게 설치된다. 드라이빙모듈(126)은 전력용 케이블(210)과 신호용 케이블(220)에 연결될 수 있다. 도시되지 않았지만 드라이빙모듈(126)은 케이스와, 케이스의 내부에 내설된 모터, 감속기, 모터 제어기로 구성될 수 있다. 이러한 드라이빙모듈(126)은 이미 본 기술 분야에서 널리 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이러한 주행구동부(120)는 실린더(121)로 공급되는 공압의 제어에 의해 슬라이더(123)가 전진되고, 슬라이더(123)가 전진됨에 따라 링크(124)가 회전 구동되어 주행휠(127) 및 지지휠(128)이 배관(T)의 내벽을 향해 확장될 수 있다. 반대로, 주행구동부(120)는 실린더(121)로 공급되는 공압의 제어에 의해 슬라이더(123)가 후진되고, 슬라이더(123)가 후진됨에 따라 링크(124)가 회전 구동되어 주행휠(127) 및 지지휠(128)이 배관 청소로봇(100)을 향해 압축될 수 있다.

한편, 배관 청소로봇(100)이 배관(T) 내부에서 고장 등의 이유로 정지했을 때, 외부에서 실린더(121)의 공기를 차단하면 슬라이더(123)는 복귀스프링(125)에 의해 후진될 수 있다. 이에 따라 주행휠(127) 및 지지휠(128)은 배관 청소로봇(100)을 향해 압축될 수 있다. 이와 같이 복귀스프링(125)은 비상 시 배관 청소로봇(100)을 배관(T)의 내부에서 자유롭게 견인될 수 있도록 한다.

복귀 스프링(125)은 전방을 향해 그 직경이 점차 축소되는 코일 스프링으로 마련될 수 있다. 즉, 복귀 스프링(125)는 비선형 스프링으로 마련되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 복귀 스프링(125)의 탄성력에 의해 복귀되는 슬라이더(123)가 원위치로 복귀될 때, 급격한 탄성력에 의해 슬라이더(123)가 복귀된다면 슬라이더(123)가 제 2베이스(112)에 충돌하거나 슬라이더(123)에 연결된 다른 구성요소들에 부하가 걸릴 수 있기 때문에, 슬라이더(123)가 전진될 때에는 복귀 스프링(125)이 빠르게 변형되고, 슬라이더(123)가 복귀 될 때에는 복귀 스프링(125)이 천천히 변형되어 슬라이더(123)가 보다 안정적으로 복귀되도록 하기 위한 것이다.

이와 같이 주행휠(127) 및 지지휠(128)이 배관(T)의 내벽을 향해 확장됨에 따라, 본체(110)는 배관(T)의 내벽에 밀착된 상태를 유지하여 배관(T)의 내부를 주행할 수 있다. 따라서 배관(T)의 길이가 길어질수록 배관 청소로봇(100)에 증가되는 하중에 대하여 높은 견인력과 밀착력을 확보할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 일부를 나타낸 확대단면도이다.

도 4를 참조하면, 제 1베이스(111)에는 베인모터(130)가 설치될 수 있다. 베인모터(130)는 제 1베이스(111)의 일면에 지지되는 부동체(131)와, 부동체(131)의 내부에 배치되는 베인(132)을 포함할 수 있다. 이러한 베인모터(130)는 제 2공압라인(420)을 통해 형성되는 공압에 의해 베인(132)이 회전된다. 따라서 제 1베이스(111)에 접하는 부동체(131)의 일측벽에는 제 2공압라인(420)에 연통되어 공압이 흡입되는 흡입홀(131a)이 형성되며, 부동체(131)의 외측벽에는 부동체(131)의 내부 공압이 토출되는 토출홀(131b)이 형성될 수 있다.

베인(132)의 회전축(132a)은 베인(132)의 회전동력을 스크류(140)로 전달하기 위해 부동체(131)의 외측으로 연장될 수 있다. 그리고 부동체(131)의 외측에는 스크류(140)와 베인(132)의 회전축(132a)을 연결하기 위한 스크류어댑터(140a)가 설치될 수 있다. 스크류(140)는 스크류어댑터(140a)에 체결되어 베인(132)과 함께 회전될 수 있다.

도시되지 않았지만, 베인모터(130)와 스크류(140)의 사이에는 스크류(140)의 회전 토크를 조절하기 위한 감속기가 추가로 설치될 수 있다.

스크류(140)는 본체(110)가 주행하는 전방을 향해 배치될 수 있다. 스크류(140)는 본체(110)의 전방을 향해 점차 외경이 축소되는 형태의 반구 형상의 단면을 가질 수 있다. 따라서 배관 청소로봇(140)은 배관(T)의 절곡부위를 원활하게 통과하며 해당부위의 이물질을 배관(T) 내벽으로부터 분리시킬 수 있다. 스크류(140)의 외측면에는 베인(132)의 회전축(132a)을 중심으로 방사형으로 배치되는 스크러버(141)가 형성될 수 있다. 스크러버(141)는 배관(T)의 내벽에 쌓인 이물질을 물리적으로 분리시킨다. 그리고 베인모터(130)를 향하는 스크류(140)의 일면에는 베인모터(130)로부터 토출되는 공기를 본체(110)의 후방으로 안내하는 가이드홈(142)이 형성될 수 있다.

여기서, 베인모터(130)로부터 토출되는 공기는 스크류(140)에 형성된 가이드홈(142)을 따라 본체(110)의 후방으로 향할 수 있다. 이때, 스크류(140)와 함께 회전되는 스크러버(141)에 의해 배관(T)의 내부에는 나선형의 와류가 형성될 수 있다. 따라서 베인모터(130)로부터 토출되고 본체(110)의 후방으로 배출되는 공기에 나선형의 와류가 형성되고, 이 와류에 의해 스크러버(141)에 의해 물리적으로 분리된 이물질이 흡입부(150)를 향해 원활하게 비산될 수 있으며, 와류는 배관 청소로봇(100)을 공냉시키는 역할을 수행할 수 있다.

그리고 스크류(140)의 외측면에는 복수의 브러쉬(143)(도 2 참조.)가 설치될 수 있다. 브러쉬(143)는 스크류(140)와 함께 회전될 수 있다. 브러쉬(143)는 배관(T)에 부착된 이물질을 스크러버(141)와 함께 물리적으로 분리되도록 한다. 이러한 브러쉬(143)는 배관(T)의 형태, 용도 등에 따라 선택적으로 탈착될 수 있다.

상술된 설명에서, 스크류(140)를 회전시키는 회전구동부로, 공압에 의해 구동되는 베인모터(130)가 사용되는 실시예에 대하여 설명하고 있다. 다른 실시예로 스크류(140)를 회전시키기 위한 회전구동부로, 전력에 의해 구동되는 모터가 사용될 수 있다.

한편, 부동체(131)의 전방에는 카메라모듈(160)이 배치될 수 있다. 카메라모듈(160)은 렌즈(161), 이미지센서(162) 및 조명(163)을 포함할 수 있다. 렌즈(161)는 배관(T) 내부의 영상이 이미지센서에 촬상되도록 하며, 조명(163)은 배관(T) 내부의 촬영이 용이하도록 배관(T) 내부의 조도가 확보되도록 한다. 이미지센서(162)로는 시모스(CMOS;Complementary metal oxide semiconductor), 시시디(CCD;Charge-Coupled Device) 등이 사용될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 흡입부(150)는 제 2베이스(112)의 후방에 배치될 수 있다. 흡입부(150)는 진공흡입관(430)에 연결될 수 있다. 흡입부(150)는 전방을 향해 점차 확관되는 나팔관 형태로 개방되는 흡입관(151)을 포함할 수 있다. 흡입부(150)는 배관(T)의 내벽으로부터 분리되어 비산되는 이물질을 흡입한다.

이하, 본 실시예에 따른 배관 청소로봇으로 공급되는 공기의 유로에 대해 설명하도록 한다.

도 5는 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 압력챔버를 개방한 사시도이며, 도 6은 본 실시예에 따른 배관 청소로봇의 유로를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(101)는 드라이빙모듈(126)과 카메라모듈(160)에 연결된 신호라인들을 통합하여 신호용 케이블(220)에 연결하기 위한 것으로, 제 2베이스(112) 내부의 밀폐된 챔버에 마련될 수 있다.

한편, 배관 청소로봇(100)은 제 1공압라인(410)을 통해 형성되는 공압을 이용하여 주행휠(127)이 배관(T)의 내벽을 향해 확장될 수 있다. 이를 위해 제 1공압라인(410)은 실린더(121)에 연결될 수 있다. 즉, 제 1공압라인(410)은 흡입부(150)를 향하는 제 2베이스(112)의 일측벽을 관통하여 제어부(101)의 내부로 인입될 수 있다. 제어부(101)의 내부에는 복수의 실린더(121)에 각각 연결되는 니쁠과 같은 복수의 연결구(411)가 배치될 수 있다. 제 1공압라인(410)은 복수로 분기되어 복수의 연결구(411)에 각각 연결될 수 있다. 따라서 제 1공압라인(410)을 통해 실린더(121)로 공급되는 공기는 주행휠(127)의 확장에 필요한 공압을 형성한다.

한편, 배관 청소로봇(100)은 제 2공압라인(420)을 통해 형성되는 공압을 이용하여 배관(T)을 청소할 수 있으며, 카메라모듈(610)의 오염을 방지할 수 있다. 따라서 배관 청소로봇(100)은 제 2공압라인(420)을 통해 형성되는 공압의 효율적인 분배를 위한 분배기(170)를 포함할 수 있다.

즉, 제 2공압라인(420)은 제 2베이스(112)의 일측벽을 관통하여 제어부(101)의 내부로 인입될 수 있다. 분배기(170)는 제어부(101)의 내부에 배치되며, 제 2공압라인(420)은 분배기(170)에 연결될 수 있다. 그리고 각 실린더(121)에는 길이방향으로 관통되는 관통홀(121a)이 형성될 수 있다. 제 2공압라인(420)은 복수로 분기되고 실린더(121)를 향하는 제 2베이스(112)의 타측벽을 관통하여 각 관통홀(121a)에 연결될 수 있다.

제 1베이스(111)에는 관통홀(121a)에 연통되는 연통홀(111a)이 형성될 수 있다. 그리고 연통홀(111a)은 흡입홀(131a)에 연통된다. 따라서 베인(132)은 제 2공압라인(420)으로 공급되어 분배기(170), 관통홀(121a), 연통홀(111a)을 통해 흡입홀(131a)로 유입되는 공압에 의해 회전될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 배관 청소로봇(100)은 주행휠(127)의 전력공급 및 신호의 송수신을 위해 전력용 케이블(210)과, 신호용 케이블(220)이 제어부(101)의 내부로 인입되고, 이러한 케이블들(210, 220)은 제 2베이스(112)를 관통하여 드라이빙모듈(126)의 내부로 인입될 수 있다. 이러한 케이블들(210, 220)의 연결을 위해 제 2베이스(112)와 드라이빙모듈(126)은 플렉시블한 재질로 이루어지는 연결관(113)에 의해 연결될 수 있다. 케이블들(210, 220)을 연결관(113)의 내부를 통해 제어부(101)로부터 드라이빙모듈(126)의 케이스 내부로 연결될 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 배관 청소로봇(100)은 제 2공압라인(420)을 통해 공급되는 공기를 이용하여 배관 청소로봇(100)의 오염을 방지하는 에어커튼을 형성할 수 있고, 배관 청소로봇(100)의 내부, 예를 들어 제어부(101), 드라이빙모듈(126), 카메라모듈(160) 등을 냉각시킬 수 있다.

즉, 분배기(170)의 일측벽에는 분기홀(171)이 형성될 수 있다. 제 2공압라인(420)을 통해 분배기(170)로 공급된 공기는 분기홀(171)을 통해 제어부(101)의 내부로 공급될 수 있다. 이와 같이 제어부(101) 내부의 압력이 형성되면 연결관(113)을 통해 드라이빙모듈(126)의 케이스 내부로 공기가 공급될 수 있다. 드라이빙모듈(126)의 케이스 내부로 공급된 공기는 배관(T) 내부의 이물질이 드라이빙모듈(126)의 케이스 내부로 침투하는 것을 방지하는 에어커튼의 역할을 하며, 드라이빙모듈(126)을 공냉시킨다.

이어서, 드라이빙모듈(126)의 케이스와 제 1베이스(111)는 플렉시블한 재질로 이루어지는 전달관(114)에 의해 연결될 수 있다. 전달관(114)은 제 1베이스(111)의 내부에 형성되는 전달홀(111b)에 의해 가이드(122)의 중공(122a)에 연결될 수 있다. 가이드(122)와 전달홀(111c)의 사이에는 가이드(122)의 중공(122a)으로 전달되는 공기의 원활한 공압을 형성하기 위한 전달챔버(111c)가 형성될 수 있다. 따라서 드라이빙모듈(126)의 케이스 내부의 공기는 가이드(122)에 형성된 중공(122a)으로 공급될 수 있다.

가이드(122)는 부동체(131)를 관통하여 카메라모듈(160)의 내부에서 개방될 수 있다. 카메라모듈(160)의 내부로 공급되는 공기는 렌즈(161), 이미지센서(162) 및 조명(163)이 오염되는 것을 방지하며, 냉각 기능을 수행한다.

특히, 렌즈(161)의 둘레에는 외부로 개방되는 개방홀들(164)이 형성되고 이 개방홀들(164)은 가이드(122)의 중공(122a)에 연통된다. 따라서 가이드(122)의 중공(122a)으로 공급된 공기는 개방홀들(164)을 통해 분사되는데, 도 7에 도시된 바와 같이 개방홀들(164)을 통해 분사되는 공기는 물체의 표면을 따라 흐르는 코안다 효과(Coanda effet)에 의해 카메라모듈(160)의 외측면을 보호하는 에어 커튼의 역할을 수행한다.

상술된 설명에서, 분배기(170)는 제 2베이스(112)의 밀폐된 내부, 즉 제어부(101)의 내부에 배치되는 것으로 도시하고 설명하고 있지만, 분배기(170)는 제어부(101)의 외측에 배치되어도 무방하다. 이때 분배기(170)로부터 분기되는 제 2공압라인(420)은 노즐(141)에 각각 연결될 수 있으며, 분기홀(171)을 통해 분기되는 공기는 제어부(101)의 내부로 공급될 수 있도록 별도의 라인이 부가 설치될 수 있을 것이다.

상술된 바와 같이 본 실시예에 따른 배관 청소로봇(100)은 공압을 이용하여 배관 내부에 나선형의 와류를 형성하여 배관 내부의 이물질을 거의 완벽하게 제거할 수 있으며, 공압을 이용하여 에어커튼을 형성하고 오염을 방지하고 공냉시켜 고온의 환경에서도 안전하게 배관을 청소할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

T : 배관 100 : 배관 청소로봇
110 : 본체 120 : 주행구동부
130 : 베인모터 140 : 스크류
150 : 흡입부 160 : 카메라모듈
170 : 분배기 200 : 로봇 콘트롤러
300 : 영상저장부 401 : 공압 발생장치
402 : 진공 흡입장치 410 : 제 1공압라인
420 : 제 2공압라인 430 : 진공흡입관

Claims

배관의 내부에 삽입되는 본체;
상기 본체를 상기 배관의 내부에서 주행시키는 주행구동부;
상기 본체가 주행하는 전방을 향해 배치되는 스크류;
상기 본체에 지지되고 상기 스크류를 회전 구동시키는 회전구동부;및
상기 본체로부터 후방으로 이격되고 상기 본체의 전방을 향해 확대 개방되어 환형의 흡입구를 형성하는 흡입관을 포함하여 상기 배관 내벽으로부터 분리되는 이물질을 상기 본체의 후방에서 흡입하는 흡입부;를 포함하되,
상기 주행구동부는
상기 본체에 지지되며 공압에 의해 구동되는 실린더;
주행휠을 지지하고 상기 주행휠을 회전시키는 드라이빙모듈;
상기 실린더의 출력단에 연결되는 슬라이더;
상기 실린더의 구동에 따라 상기 주행휠이 상기 배관의 내벽에 밀착되도록 상기 슬라이더와 상기 드라이빙모듈을 연결하는 링크;및
상기 본체와 상기 슬라이더의 사이에 배치되어 상기 본체로부터 상기 슬라이더를 탄성 지지하는 복귀 스프링;를 포함하며,
상기 복귀 스프링은
상기 슬라이더의 복귀시, 급격한 탄성력에 의해 상기 슬라이더가 상기 본체에 충돌하는 것을 방지하기 위해 전방을 향해 직경이 점차 축소되는 형태의 비선형 스프링으로 마련되는 것는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 스크류의 외측면에는 상기 이물질을 상기 배관 내벽으로부터 분산시키는 스크러버가 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 회전구동부는 상기 스크류에 체결되어 공압에 의해 상기 스크류를 회전시키는 베인모터를 포함하고,
상기 스크류에는 상기 베인모터로부터 배출되는 공기를 상기 본체의 후방으로 안내하는 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 3항에 있어서,
상기 베인모터로부터 배출되는 공기는 상기 가이드홈에 안내되고, 상기 배관의 내부에는 상기 스크류의 회전력에 의해 상기 배관의 중심축을 기준으로 회전하는 와류가 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
삭제
제 3항에 있어서,
상기 실린더에 연결되는 제 1공압라인;
상기 제 1공압라인과 별도의 공압이 형성되는 제 2공압라인;및
상기 제 2공압라인에 연결되어 상기 제 2공압라인을 통해 공급되는 공기를 분배하는 분배기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 6항에 있어서,
상기 분배기를 통해 상기 제 2공압라인으로부터 분배되는 공기의 일부는 상기 베인모터로 공급되는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 6항에 있어서,
상기 본체가 진행하는 전방을 촬영하기 위해 상기 본체의 선단부에 설치되는 카메라모듈을 더 포함하며,
상기 분배기를 통해 상기 제 2공압라인으로부터 분기되는 공기의 일부는 상기 카메라모듈의 둘레로 분사되어 상기 카메라모듈이 상기 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 8항에 있어서,
상기 카메라모듈로 공급되는 상기 공기는 상기 본체에 설치되는 제어부와 상기 드라이빙모듈을 통과하여 상기 카메라모듈로 공급되어 상기 제어부와 상기 드라이빙모듈을 냉각시키고 상기 제어부와 상기 드라이빙모듈의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 스크류의 외경부에 지지되어 상기 스크류와 함께 회전되는 브러쉬를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 청소로봇.