KR102467303B1 - 배관 세척 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 배관 세척 로봇은, 이어져 형성된 바디부, 상기 바디부가 삽입되는 판으로 이루어지며, 외주면에 물을 분사하는 복수의 노즐이 형성된 분사부재, 상기 바디부에 고정되며 상기 분사부재의 전방에 위치하는 복수의 제1 링크, 상기 바디부에 고정되며 상기 분사부재의 후방에 위치하는 복수의 제2 링크, 상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합된 제1 바퀴, 및 상기 제2 링크에 회전 가능하게 결합된 제2 바퀴를 포함하고, 상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 상기 바디부의 중심축 방향에 대하여 경사지게 설치될 수 있다.

Description

배관 세척 로봇 {PIPE CLEANING ROBOT}
본 발명은 배관 세척 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서 모듈을 갖는 배관 세척 로봇 및 배관 검사 방법에 관한 것이다.
배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.
산업현장에서 쓰이는 배관의 경우도 그 종류는 매우 다양한데, 시간이 경과함에 따라서 배관 내부에는 열화나 부식 혹은 침전현상이 발생하게 된다. 이는 배관 내부를 흐르는 유체의 흐름을 저하시키고, 기능 이상을 유발하여 때로는 치명적인 사고를 불러 일으키기도 한다.
즉, 배관 내부를 흐르는 유체에 포함된 화학물질로 인하여 배관 내부가 부식되기도 하고, 배관 내부에 많은 이물질이 침전될 경우에는 유체의 원활한 흐름을 저해하기도 한다.
이와 같은 이유로, 배관 설치 후 일정기간이 경과하면 주기적으로 배관을 점검하며 유지보수하고, 배관 내부 이물질을 제거하는 청소작업을 실시하여야 한다. 그래야만 배관 내부의 이물질이 누적되어 발생하는 사고를 미리 예방할 수 있고, 배관 내부를 흐르는 유체의 원활한 흐름을 보장할 수 있다.
그러나 종래에는 사람이 직접 배관 내부로 진입하여 청소해야 하므로 많은 어려움이 있었다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 배관 내부를 용이하게 세척할 수 있는 배관 세척 로봇을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배관 세척 로봇은, 이어져 형성된 바디부, 상기 바디부가 삽입되는 판으로 이루어지며, 외주면에 물을 분사하는 복수의 노즐이 형성된 분사부재, 상기 바디부에 고정되며 상기 분사부재의 전방에 위치하는 복수의 제1 링크, 상기 바디부에 고정되며 상기 분사부재의 후방에 위치하는 복수의 제2 링크, 상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합된 제1 바퀴, 및 상기 제2 링크에 회전 가능하게 결합된 제2 바퀴를 포함하고, 상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 상기 바디부의 중심축 방향에 대하여 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 바퀴는 상기 제2 바퀴는 상기 배관 내부에서 나선 방향으로 이동하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배관 세척 로봇은 배관의 내부 직경 변화에 따라 상기 바디부에 대하여 상기 제1 링크를 회전시키는 자세제어 모터를 포함하고, 상기 자세제어 모터는 수압에 의하여 회전할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 자세제어 모터는 상기 분사부재에 고정 설치되어 상기 분사부재에서 물을 공급받을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 링크는 상기 바디부에 회전 가능하게 결합된 제1 막대와 상기 제1 막대에서 절곡된 제1 터닝 암을 포함하고, 상기 제1 바퀴는 상기 제1 터닝 암에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 터닝 암에는 상기 제1 바퀴를 회전시키는 주행 모터가 설치되고, 상기 주행 모터는 수압에 의하여 회전할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 제2 바퀴에는 주행 거리의 측정을 위한 오도미터가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 분사부재는 원판 형상으로 이루어지고, 상기 분사부재의 중심에 상기 바디부가 삽입되며, 상기 분사부재는 회전하면서 배관의 내부에서 회전하면서 물을 분사할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 배관 세척 로봇은 제1 바퀴와 제2 바퀴가 바디부의 중심축에 대하여 경사지게 설치되므로 나선방향으로 회전하면서 전진하여 배관의 전체를 효율적으로 청소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇을 앞에서 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇을 뒤에서 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇의 분사부재를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇의 제1 링크와 제1 바퀴를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇의 링크들이 배관의 내경에 맞게 펼쳐지는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇이 배관에 설치된 상태를 나타낸 정면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 세척 로봇에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇을 앞에서 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇을 뒤에서 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇을 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇의 분사부재를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 세척 로봇의 제1 링크와 제1 바퀴를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 배관 세척 로봇(100)은 바디부(110), 분사부재(120), 제1 링크(130), 제2 링크(140), 제1 바퀴(151), 제2 바퀴(152)를 포함할 수 있다. 바디부(110)는 원통 형상으로 이루어지며 바디부(110)의 내부에는 고압의 세척수가 저장될 수 있다. 또한, 바디부(110)에는 배관 세척 로봇(100)을 구동하기 위한 각종 전장부품들이 설치될 수 있다.
바디부(110)는 배관(200, 도 7에 도시)의 길이방향으로 길게 이어져 형성되며, 바디부(110)의 전방에는 배관(200) 내부를 감시하기 위한 카메라(115)가 설치될 수 있다. 또한, 바디부(110)에는 테더 케이블(116)이 연결 설치될 수 있다. 테더 케이블(116)은 바디부(110)의 후방에 연결되며, 테더 케이블(116)은 전원 라인, 통신 라인, 고압수 공급관을 포함할 수 있다. 고압수 공급관은 배관 세척 로봇(100)에 수bar 이상의 압력을 갖는 세척수를 공급한다.
도 4에 도시된 바와 같이 분사부재(120)는 원판 형상으로 이루어지며, 분사부재(120)의 중앙에는 바디부(110)가 삽입되는 결합홀(123)이 형성된다. 분사부재(120)는 바디부(110)의 길이방향 중앙에 결합될 수 있다. 또한 결합홀(123)의 내면에는 바디부(110)에서 세척액을 공급받기 위한 공급 통로(125)가 형성될 수 있다.
또한 분사부재(120)의 외주면에는 복수의 노즐(121)이 설치되며 분사부재(120)의 내부에는 고압의 세척수가 이동하는 통로 또는 배관이 설치될 수 있다. 복수의 노즐(121)은 분사부재(120)의 둘레 방향으로 이격 배치되며 배관(200) 내부로 고압의 세척수를 분사한다. 또한 노즐(121)은 길이가 신축 가능하게 형성될 수 있으며 이에 따라 노즐(121)이 배관(200)에서 돌출되어 배관(200)과 노즐(121) 사이의 간격이 조절될 수 있을 뿐만 아니라 노즐(121)이 배관(200)과 일정한 간격을 유지하면서 세척할 수도 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 제1 링크(130)는 분사부재(120)의 전방에 위치하며, 바디부(110)에 대하여 회전 가능하게 결합된다. 바디부(110)에는 복수의 제1 링크(130)가 설치되며, 본 실시예에 따른 배관 세척 로봇(100)은 3개의 제1 링크(130)를 갖는다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 배관 세척 로봇(100)은 4개 이상의 제1 링크(130)를 가질 수도 있다.
제1 링크(130)는 바디부(110)의 둘레 방향으로 이격 배치된다. 제1 링크(130)는 바디부(110)에 회전 가능하게 결합된 제1 막대(131)와 상기 제1 막대(131)에서 절곡된 제1 터닝 암(132)을 포함하고, 제1 바퀴(151)는 제1 터닝 암(132)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제1 막대(131)와 제1 터닝 암(132)은 둔각으로 연결될 수 있는데, 제1 막대(131)와 제1 터닝 암(132)이 이루는 각도는 120도 내지 150도로 이루어질 수 있다.
제2 링크(140)는 분사부재(120)의 후방에 위치하며, 바디부(110)에 대하여 회전 가능하게 결합된다. 바디부(110)에는 복수의 제2 링크(140)가 설치되며, 본 실시예에 따른 배관 세척 로봇(100)은 3개의 제2 링크(140)를 갖는다. 제2 링크(140)는 바디부(110)의 둘레 방향으로 이격 배치되며, 바디부(110)의 둘레 방향을 기준으로 제1 링크(130) 사이에 제2 링크(140)가 위치할 수 있다. 제2 링크(140)는 바디부(110)에 회전 가능하게 결합된 제2 막대(141)와 제2 막대(141)에서 절곡된 제2 터닝 암(142)을 포함하고, 제2 바퀴(152)는 제2 터닝 암(142)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
바디부(110)에는 제1 링크(130) 또는 제2 링크(140)를 회전시키는 자세제어 모터(125)가 설치될 수 있다. 자세제어 모터(125)는 제1 링크(130) 또는 제2 링크(140)가 배관(200)의 내경 변화에 따라 회전하여 제1 바퀴(151) 및 제2 바퀴(152)들이 배관(200) 내면에 맞닿도록 한다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제1 링크(130) 또는 제2 링크(140)가 회전하면 제1 바퀴(151)와 제2 바퀴(152)들이 배관(200)의 내면에 맞닿아 안정적으로 이동할 수 있다.
자세제어 모터(125)는 수압에 의하여 회전하는 모터로 이루어질 수 있으며 분사부재(120)를 통해서 세척수를 공급받는다. 자세제어 모터(125)는 물이 유입되는 유입구, 물이 배출되는 배출구, 내부에 설치된 회전하는 블레이드를 포함할 수 있으며, 고압의 물이 통과하면서 회전하는 구조로 이루어질 수 있다.
제1 바퀴(151)는 제1 링크(130)에 회전 가능하게 결합되며, 제2 바퀴(152)는 제2 링크(140)에 회전 가능하게 결합된다. 제1 바퀴(151)와 제2 바퀴는 바디부(110)의 중심축(X1) 방향에 대하여 경사지게 설치된다. 여기서 중심축(X1)은 로봇이 배관 내부에서 이동할 때 배관 내부의 길이방향과 평행한 방향으로 이어질 수 있다.
이에 따라 제1 바퀴(151)와 제2 바퀴(152)는 배관(200) 내부에서 나선 방향으로 이동할 수 있으며, 배관 세척 로봇(100)은 회전하면서 전진 또는 후진할 수 있다. 또한, 분사부재(120)도 배관(200)의 내부에서 회전하면서 물을 분사할 수 있다.
제1 바퀴(151)는 제1 터닝 암(132)에 회전 가능하게 결합되며, 제1 터닝 암(132)에는 제1 바퀴(151)의 회전을 위한 주행 모터(155)가 설치된다. 주행 모터(155)는 수압에 의하여 회전하는 모터로 이루어질 수 있다. 제2 바퀴(152)는 제2 터닝 암(142)에 회전 가능하게 결합되며, 제2 바퀴(152)에는 주행 거리의 측정을 위한 오도미터(156)가 설치될 수 있다. 사용자는 카메라(115)와 오도미터(153)를 이용하여 배관 세척 로봇(100)의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 분사부재(120)에는 수압을 조절하는 복수의 릴리프 밸브(171)와 노즐(121), 자세제어 모터(125), 주행 모터(155)의 구동을 제어하는 복수의 유압 제어 밸브(172)가 설치될 수 있다. 릴리프 밸브(171)는 수압을 조절하여 자세제어 모터(125) 및 주행 모터(155)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 또한, 유압 제어 밸브 (172)들에 의하여 자세제어 모터(125)의 회전 각도, 주행 모터(155)의 이동 거리, 노즐(121)의 분사가 제어될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따르면 제1 링크(130)와 제2 링크(140)가 바디부(110)에 대하여 자세제어 모터(125)에 의하여 회전 가능하게 설치되므로 보다 용이하게 배관(200) 내부에서 자세를 유지할 수 있다. 또한, 자세제어 모터(125) 및 주행 모터(155)가 수압에 의하여 회전하므로 별도의 전력 소모 없이 배관 세척 로봇(100)이 구동될 수 있다. 또한, 바디부(110)와 함께 분사부재(120)가 회전하면서 전진 또는 후진하므로 배관(200) 내부를 균일하고 신속하게 세척할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 배관 세척 로봇 110: 바디부
120: 분사부재 121: 노즐
125: 자세제어 모터 130: 제1 링크
131: 제1 막대 132: 제1 터닝 암
140: 제2 링크 141: 제2 막대
142: 제2 터닝 암 151: 제1 바퀴
152: 제2 바퀴 155: 주행 모터
156: 오도미터 171: 릴리프 밸브
172: 유압 제어 밸브

Claims (8)

  1. 배관 내부를 청소하는 배관 세척 로봇에 있어서,
    이어져 형성된 바디부;
    상기 바디부가 삽입되는 판으로 이루어지며, 외주면에 물을 분사하는 복수의 노즐이 형성된 분사부재;
    상기 바디부에 고정되며 상기 분사부재의 전방에 위치하는 복수의 제1 링크;
    상기 바디부에 고정되며 상기 분사부재의 후방에 위치하는 복수의 제2 링크;
    상기 제1 링크에 회전 가능하게 결합된 제1 바퀴;
    상기 제2 링크에 회전 가능하게 결합된 제2 바퀴;
    배관의 내부 직경 변화에 따라 상기 바디부에 대하여 상기 제1 링크를 회전시키는 자세제어 모터;를 포함하고,
    상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 상기 바디부의 중심축 방향에 대하여 경사지게 설치되며,
    상기 자세제어 모터는 수압에 의하여 회전하되, 상기 분사부재에 고정 설치되어 상기 분사부재에서 물을 공급받으며,
    상기 분사부재에는 수압을 조절하는 릴리프 밸브와 상기 자세제어 모터의 구동을 제어하는 유압 제어 밸브가 설치되고,
    상기 릴리프 밸브에 의하여 상기 자세제어 모터의 회전 속도가 제어되며, 상기 유압 제어 밸브에 의하여 상기 자세제어 모터의 회전 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 배관 세척 로봇.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 바퀴는 상기 제2 바퀴는 상기 배관 내부에서 나선 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 배관 세척 로봇.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링크는 상기 바디부에 회전 가능하게 결합된 제1 막대와 상기 제1 막대에서 절곡된 제1 터닝 암을 포함하고, 상기 제1 바퀴는 상기 제1 터닝 암에 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 배관 세척 로봇.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 터닝 암에는 상기 제1 바퀴를 회전시키는 주행 모터가 설치되고, 상기 주행 모터는 수압에 의하여 회전하는 것을 특징으로 하는 배관 세척 로봇.
  7. 제1 항에 있어서,
    제2 바퀴에는 주행 거리의 측정을 위한 오도미터가 설치된 것을 특징으로 하는 배관 세척 로봇.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 분사부재는 원판 형상으로 이루어지고, 상기 분사부재의 중심에 상기 바디부가 삽입되며,
    상기 분사부재는 회전하면서 배관의 내부에서 회전하면서 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 배관 세척 로봇.
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