KR101712001B1

KR101712001B1 - 등전위 본딩을 위한 구동 롤러 및 이를 구비한 송전선 검사 로봇

Info

Publication number: KR101712001B1
Application number: KR1020140181307A
Authority: KR
Inventors: 이택진; 이석; 박성기; 김창환; 김재헌; 정병인; 최민준
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2017-03-03
Also published as: KR20160073031A

Abstract

송전선을 따라 이동하며 송전선의 상태를 검사하는 송전선 검사 로봇용 통전 구동 롤러는, 절연 재질로 형성되며, 상기 송전선 위에 안착되는 롤러 몸체와, 통전 재질로 형성되는 통전 링을 포함하고, 상기 롤러 몸체에는 상기 롤러 몸체의 둘레 방향을 따라 오목하게 형성되어 송전선을 수용하는 송전선 수용홈이 형성되고, 상기 통전 링은 그 단부면이 상기 송전선 수용홈 밖으로 노출되어 상기 송전선 수용홈에 수용된 송전선과 접촉한다. 송전선 검사 로봇은 상기 통전 구동 롤러와, 상기 통전 구동 롤러가 결합되며 통전 재질로 형성되는 프레임을 포함하고, 상기 통전 링은 상기 프레임과 전기적으로 연결된다.

Description

등전위 본딩을 위한 구동 롤러 및 이를 구비한 송전선 검사 로봇{Driving roller for equipotential bonding and robot for inspecting power transmission line having the same}

본 발명은 송전선 검사 로봇과 그에 사용되는 구동 롤러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 등전위 본딩을 위한 통전 구동 롤러 및 이를 구비한 송전선 검사 로봇에 관한 것이다.

산업이 고도화됨에 따라서 전기의 사용이 증가하고 있다. 이에 따라서, 전력 수요가 급증하여 발전소 및 송전선로를 지속적으로 건설하고 있다. 따라서, 발전소에서 생산된 전기를 수요처로 운반하는 설비인 송전선로의 점검 및 정비업무의 중요성도 함께 강조되는 추세이다.

송전선로 검사는 숙련된 기술자가 직접 송전선로로 올라가 육안으로 검사하는 방식에 주로 의존하고 있어 안전사고 등의 위험성이 매우 높다. 이러한 위험성을 줄이기 위해서 송전선 검사 로봇이 이용되기도 한다. 선로 검사 로봇은 대부분 케이블카와 같은 방식으로 구동 롤러를 이용하여 송전선로를 따라 이동하는 구조를 가진다.

구동 롤러는 로봇의 기동성과 송전선의 높은 전압을 고려하여 절연 재질로 이루어지는 것이 일반적이다. 따라서, 구동 롤러에 의해 절연이 이루어진 로봇의 프레임과 송전선의 큰 전위차가 발생하게 된다.

종래기술에 따르면, 서지 전압으로 인한 구동 롤러의 절연 파괴 등이 발생할 수 있고, 높은 전압차에 의해 송전선의 전류가 로봇의 프레임으로 순간적으로 유입되어 프레임 내부의 상대적으로 전압이 약한 전자 장비들이 손상 또는 파괴될 수 있다.

이러한 현상을 방지하기 위해, 송전선과 로봇 프레임을 등전위화하는 소위 "등전위 본딩"이 필요하다.

간단하게는 송전선에 접지선을 걸어 등전위 본딩을 할 수 있지만, 송전선에는 슬리브(sleeve)와 스페이스 댐퍼(space damper) 등과 같은 장애물이 존재하므로, 로봇이 이동하는 과정에서 접지선이 송전선으로부터 누락될 가능성이 크다.

한국 특허공개 제10-2013-0136719호

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 접지선없이도 등전위 본딩이 가능한 송전선 검사 로봇용 구동 롤러 및 이를 구비한 송전선 검사 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 송전선을 따라 이동하며 송전선의 상태를 검사하는 송전선 검사 로봇용 통전 구동 롤러로서, 절연 재질로 형성되며, 상기 송전선 위에 안착되는 롤러 몸체와, 통전 재질로 형성되는 통전 링을 포함하고, 상기 롤러 몸체에는 상기 롤러 몸체의 둘레 방향을 따라 오목하게 형성되어 송전선을 수용하는 송전선 수용홈이 형성되고, 상기 통전 링은 그 단부면이 상기 송전선 수용홈 밖으로 노출되어 상기 송전선 수용홈에 수용된 송전선과 접촉하는 통전 구동 롤러가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 통전 링은, 최소 직경을 가지는 상기 송전선 수용홈의 중앙부와 편심 배치된다.

일 실시예에 따르면, 상기 송전선 수용홈은 부드러운 곡선형의 외곽면을 가지고, 상기 통전 링의 단부면은 상기 송전선 수용홈의 외곽면과 부드럽게 이어지는 형태로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 통전 구동 롤러는 상기 롤러 몸체의 둘레 방향과 수직한 방향으로 상기 롤러 몸체를 관통하며, 통전재질로 형성되는 통전 관을 더 포함하고, 상기 통전 링은 상기 통전 관과 일체로 형성되며, 상기 통전 관에는 상기 구동 롤러를 회전 구동시키는 모터의 회전축이 삽입된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 통전 구동 롤러와, 상기 통전 구동 롤러가 결합되며, 통전 재질로 형성되는 프레임을 포함하고, 상기 통전 링은 상기 프레임과 전기적으로 연결되는 송전선 검사 로봇에 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 통전 구동 롤러는, 상기 롤러 몸체의 둘레 방향과 수직한 방향으로 상기 롤러 몸체를 관통하며, 통전 재질로 형성되는 통전 관을 포함하고, 상기 통전 링은 상기 통전 관과 일체로 형성되며, 상기 통전 관에는 상기 통전 구동 롤러를 회전 구동시키는 모터의 회전축이 삽입되고, 상기 모터의 회전축은 통전 재질로 형성되고, 상기 프레임과 전기적으로 접촉한다.

일 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 통전 구동 롤러가 전후 방향으로 배치된다.

일 실시예에 따르면, 상기 적어도 두 개의 통전 구동 롤러는 평행하게 연장되는 두 개의 송전선에 분산되어 배치된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송전선 검사 로봇의 사시도이다.
도 2는 도 1의 송전선 검사 로봇의 통전 구동 롤러를 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 송전선 검사 로봇의 통전 구동 롤러를 비스듬하게 바라본 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송전선 검사 로봇(1)의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 송전선 검사 로봇(1)은 프레임(100)과, 프레임(100)의 상부 끝단에 연결되는 네 개의 통전 구동 롤러(10, 20, 30, 40)를 포함한다.

프레임(100)은 대략 사각 박스 형태의 본체 프레임(140)과, 대락 "ㄴ"자로 형성되는 지지 프레임(110, 120, 130) 및 지지 프레임에 결합되는 모터 프레임(150)을 포함한다.

본체 프레임(140)의 내부에는 각종 통신 장비나 제어기가 구비된다. 본체 프레임(100)은 전류가 통할 수 있는 통전 재질로 이루어지며, 본체 프레임(140) 내부에 배치되는 각종 통신 장비나 제어기는 절연 처리된다.

지지 프레임은, 본체 프레임(140)의 좌측면에서 수직하여 연장되는 수직 지지 프레임(130)과, 수직 지지 프레임(130)으로부터 수직하게 좌우방향으로 연장되는 좌우 지지 프레임(120) 및 좌우 지지프레임(120)에 대해 수직하게 전후방향으로 연장되는 전후 지지 프레임(110)을 포함한다. 지지 프레임(110, 120, 130)은 통전 재질로 이루어진다.

전후 지지 프레임(110)이 전후방 양단부에는 각각 모터 프레임(150)이 결합된다. 모터 프레임(150)은 통전 재질로 형성된다.

모터 프레임(150)의 내부에는 모터(미도시)가 구비되며, 상기 모터의 회전축(151)(도 3 참조)가 내측 방향으로 연장된다. 모터의 회전축(151)은 통전 재질로 이루어진다.

본 실시예에 따르면, 모터의 회전축(151), 모터 프레임(150), 지지 프레임(110, 120, 130) 및 본체 프레임(140)은 모두 통전 재질로 형성되어 있으며, 전기적으로 연결되어 있다.

"통전 재질"은 전기를 통할 수 있는 재질을 의미하며, 본 실시예에 따르면 로봇의 경량화 등을 고려하여 예를 들어 알루미늄, 카본 복합체 등의 재질로 상기 구성을 형성할 수 있다.

각 모터 프레임(150)에 연결되어 있는 모터의 회전축(151)에는 통전 구동 롤러(10, 20, 30, 40)가 결합되어 있다.

통전 구동 롤러(10, 20, 30, 40)은 네 개의 복도체 송전선(4, 5) 중 상단의 송전선(2, 3) 위에 안착된다.

모터에 의해 통전 구동 롤러(10, 20, 30, 40)가 회전 구동함에 따라서, 로봇(1)이 송전선(2, 3)을 따라 이동하게 된다.

송전선 검사 로봇(1)은 송전선(2, 3)을 따라 이동하면서 그에 구비된 x-레이 장비 및 카메라(미도시) 등을 이용해 송전선(2, 3, 4, 5)의 상태를 검사한다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 통전 구동 롤러의 구성에 대해 설명한다.

도 2는 통전 구동 롤러(10)를 정면에서 바라본 도면이고, 도 3은 통전 구동 롤러(10)를 비스듬히 바라본 도면이다. 도 3은 통전 구동 롤러(10)의 내부 구조를 설명하기 위해 통전 구동 롤러(10)의 롤러 몸체(13)를 투명하게 도시하였다.

본 실시예에서, 통전 구동 롤러(10)와 다른 통전 구동 롤러(20, 30, 40)는 구성이 동일하다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 통전 구동 롤러(10)는 절연 재질로 이루어지며 송전선(3) 위에 안착되는 롤러 몸체(13)와, 통전 재질로 이루어지는 통전 링(11)을 포함한다.

"절연 재질"은 전기가 통하지 않는 재질을 의미하며, 본 실시예에 따르면 통전 구동 롤러(10)와 송전선(3) 사이에 소정의 마찰력 작용하여 로봇이 미끄럼없이 추진될 수 있도록 폴리우레탄, NBR 등의 재질로 롤러 몸체(13)를 형성할 수 있다.

롤러 몸체(13)에는 그 둘레 방향을 따라 오목하게 형성되어 송전선(3)을 수용하는 송전선 수용홈(14)이 형성되어 있다.

도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 통전 재질의 원통형의 통전 관(16)은 모터의 회전축(151)에 삽입되며, 통전 링(11)은 통전 관(16)의 길이 방향에 수직하게 배치된다.

본 실시예에 따르면 통전 관(16)과 통전 링(11)은 일체로 형성되고, 롤러 몸체(13)가 성형 공정을 통해 통전 관(16)와 통전 링(11)을 둘러싸도록 형성된다.

모터의 회전축(15)의 회전력에 의해 통전 관(16)과 통전 링(11)이 회전함으로써 통전 구동 롤러(10) 전체가 회전하게 된다.

롤러 몸체(13)를 형성하는 과정에서 롤러 몸체(13)의 절연 재질이 통전 링(11)을 덮지 않도록 하여, 통전 링(11)의 단부면(12)이 송전선 수용홈(14) 밖으로 노출되도록 한다.

따라서, 도시된 바와 같이, 송전선 수용홈(14)에 수용된 송전선(3)은 통전 링(11)의 단부면(12)과 직접 접촉하게 된다.

통전 링(11)의 단부면(12)은 통전 구동 롤러(10)의 둘레 방향을 따라 연속하여 형성되어 있어, 통전 구동 롤러(10)가 회전 구동하더라도 단부면(12)과 송전선(3)이 항상 접촉한 상태를 유지할 수 있다.

도시된 바와 같이, 송전선 수용홈(12)은 부드러운 곡선형의 외곽면(15)을 가지며, 통전 링(10)의 단부면(12)은 외곽면(15) 위로 돌출되지 않도록 외곽면(15)의 형상에 대응하여 부드럽게 이어지도록 형성된다.

또한, 통전 링(10)은 최소 직경을 가지는 송전선 수용홈(14)의 중앙부(일점쇄선 표시부)로부터 일측으로 편심되어 배치된다. 이와 같은 구성에 따르면, 마찰력이 큰 롤러 몸체(13)가 송전선 수용홈(14)의 중앙부에서 비교적 넓은 면적에 걸쳐 송전선(3)과 접촉하게 되므로, 일반적으로 마찰력이 작은 통전 재질의 통전 링(10)이 송전선(3)에 접촉함에 따른 추진력 감소 효과를 최소화할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 송전선(3), 통전 링(10), 통전 관(6), 모터의 회전축(151), 모터 프레임(150), 지지 프레임(110, 120, 130) 및 본체 프레임(140)이 모두 전기적으로 연결된다.

따라서, 송전선 검사 로봇(1)은 송전선 위에 설치하기만 하여도, 송전선(3)과 로봇의 프레임 사이의 등전위 본딩이 자연히 이루어진다.

등전위 본딩을 통해 송전선(3)의 고전압에 의한 로봇의 내부 회로 등의 파괴를 방지할 수 있고, 별도의 접지선을 연결하여야 하는 번거로움이나 위험성을 피할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 송전선 검사 로봇(1)은 구비하는 네 개의 구동 롤러(10, 20, 30, 40)가 모두 상기 "통전 구동 롤러"로 형성된다.

따라서, 송전선의 요동 등의 외부 요인으로 인해 하나의 통전 구동 롤러가 송전선과 순간적으로 이격되더라도, 송전선에 여전히 안착된 다른 통전 구동 롤러의 접지에 의해 송전선 검사 로봇(1)은 송전선과 등전위 상태를 유지할 수 있다.

다만, 본 실시예에 따르면 송전선 검사 로봇(1)의 모든 구동 롤러가 통전 구동 롤러인 것으로 한정되지는 않는다.

전후 방향으로 배치되는 적어도 두 개의 구동 롤러(예를 들어, 구동 롤러(10, 40))를 통전 구동 롤러로 형성하면, 전방 측의 구동 롤러(10, 20)이 동시에 송전선에서 이격되더라도, 구동 롤러(40)는 여전히 송전선과 접촉을 유지할 수 있으므로, 상기 등전위 본딩 효과를 기대할 수 있다.

다르게는, 평행하게 연장되는 두 개의 송전선(2, 3)에 각각 안착되는 두 개의 구동 롤러(예를 들어, 구동 롤러(10, 30))를 통전 구동 롤러로 형성하더라도, 등전위 본딩 효과를 기대할 수 있다. 즉, 전후 방향으로 배치되는 적어도 두 개의 통전 구동 롤러를 평행하게 연장된 두 개의 송전선에 분산 배치하여도 좋다.

Claims

송전선을 따라 이동하며 송전선의 상태를 검사하는 송전선 검사 로봇용 통전 구동 롤러로서,
절연 재질로 형성되며, 상기 송전선 위에 안착되는 롤러 몸체와,
통전 재질로 형성되는 통전 링을 포함하고,
상기 롤러 몸체에는 상기 롤러 몸체의 둘레 방향을 따라 오목하게 형성되어 송전선을 수용하는 송전선 수용홈이 형성되고,
상기 통전 링은 그 단부면이 상기 송전선 수용홈 밖으로 노출되어 상기 송전선 수용홈에 수용된 송전선과 접촉하고,
상기 통전 링의 단부면은 상기 송전선 수용홈의 외곽면과 부드럽게 이어지도록 상기 송전선 수용홈의 둘레 방향을 따라 형성되며,
상기 통전 링은 상기 송전선 검사 로봇의 통전 재질의 프레임과 전기적으로 연결되어, 상기 송전선과 상기 프레임을 등전위화하는 것을 특징으로 하는 통전 구동 롤러.
제1항에 있어서,
상기 통전 링은, 최소 직경을 가지는 상기 송전선 수용홈의 중앙부와 편심 배치되는 것을 특징으로 하는 통전 구동 롤러.
제1항에 있어서,
상기 송전선 수용홈은 부드러운 곡선형의 외곽면을 가지는 것을 특징으로 하는 통전 구동 롤러.
제1항에 있어서,
상기 롤러 몸체의 둘레 방향과 수직한 방향으로 상기 롤러 몸체를 관통하며, 통전재질로 형성되는 통전 관을 더 포함하고,
상기 통전 링은 상기 통전 관과 일체로 형성되며,
상기 통전 관에는 상기 구동 롤러를 회전 구동시키는 모터의 회전축이 삽입되는 것을 특징으로 하는 통전 구동 롤러.
송전선을 따라 이동하며 송전선의 상태를 검사하는 송전선 검사 로봇으로서,
청구항 제1항의 통전 구동 롤러;
상기 통전 구동 롤러가 결합되며, 통전 재질로 형성되는 프레임을 포함하고,
상기 통전 링은 상기 프레임과 전기적으로 연결되어, 상기 송전선과 상기 프레임을 등전위화하는 것을 특징으로 하는 송전선 검사 로봇.
제5항에 있어서,
상기 통전 구동 롤러는,
상기 롤러 몸체의 둘레 방향과 수직한 방향으로 상기 롤러 몸체를 관통하며, 통전 재질로 형성되는 통전 관을 포함하고,
상기 통전 링은 상기 통전 관과 일체로 형성되며,
상기 통전 관에는 상기 통전 구동 롤러를 회전 구동시키는 모터의 회전축이 삽입되고,
상기 모터의 회전축은 통전 재질로 형성되고, 상기 프레임과 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 송전선 검사 로봇.
제5항에 있어서,
적어도 두 개의 통전 구동 롤러가 전후 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 송전선 검사 로봇.
제7항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 통전 구동 롤러는 평행하게 연장되는 두 개의 송전선에 분산되어 배치되는 것을 특징으로 하는 송전선 검사 로봇.