KR102664847B1 - 롤러 장치 - Google Patents

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KR102664847B1
KR102664847B1 KR1020230028518A KR20230028518A KR102664847B1 KR 102664847 B1 KR102664847 B1 KR 102664847B1 KR 1020230028518 A KR1020230028518 A KR 1020230028518A KR 20230028518 A KR20230028518 A KR 20230028518A KR 102664847 B1 KR102664847 B1 KR 102664847B1
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김정빈
정광운
최동철
강민규
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한전케이피에스 주식회사
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Abstract

본 발명은 롤러 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치는, 배관의 내면 또는 외면에 래핑되는 보강재가 권취되도록 마련되는 보강재 롤러, 내부에 모터가 마련되고, 동력을 공급받아 상기 배관의 표면을 따라 이동되는 구동 롤러, 및 상기 구동 롤러와 연결되고, 상기 구동 롤러가 이동됨에 따라 상기 보강재 롤러로부터 상기 보강재를 공급받아 상기 배관의 표면에 상기 보강재를 래핑하는 래핑 롤러를 포함하고, 상기 래핑 롤러에는 상기 래핑 롤러가 상기 배관의 표면에 밀착될 수 있도록 상기 배관의 표면에 자기력을 가하는 복수 개의 전자석이 마련될 수 있다.

Description

롤러 장치{ROLLER DEVICE}
본 발명은 롤러 장치에 관한 것이다.
통상, 배관보수를 위해서는 보강재를 보수 부위의 내외면에 랩핑하여 누설부위를 막는 방법을 사용한다. 이러한 경우, 주로 배관에 작업자가 보강재를 직접 접착시켜 작업을 해야 하는 것이 일반적이다. 이러한 종래 기술의 경우 작업자가 직접 수작업을 통해 배관보수를 수행하므로, 작업의 품질이 작업자의 노하우와 숙련도에 의지하게 되고 나아가 작업자의 피로도 등으로 인하여 보수 작업의 편의성이 현저히 떨어지는 한계가 존재하였다.
특히 배관 내부에서의 작업은 배관의 크기에 따라 작업자가 직접 들어가서 작업을 할 수 없는 크기의 배관이 있을 뿐만 아니라, 작업자가 직접 들어가서 작업을 수행하더라도 협소한 공간에 따른 여러 작업의 제약이 존재하게 된다. 따라서, 보수 래핑 작업을 자동화시키면서도 견고한 래핑을 수행할 수 있는 장치가 필요한 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 배관의 래핑을 자동화할 수 있는 롤러 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치는, 배관의 표면에 래핑되기 위한 보강재가 권취되는 보강재 롤러, 내부에 모터가 마련되고, 동력을 공급받아 상기 배관의 표면을 따라 이동되는 구동 롤러, 및 상기 구동 롤러와 연결되고, 상기 구동 롤러가 이동됨에 따라 상기 보강재 롤러로부터 상기 보강재를 공급받아 상기 배관의 표면에 상기 보강재를 래핑하는 래핑 롤러를 포함하고, 상기 래핑 롤러에는 상기 래핑 롤러가 상기 배관의 표면에 밀착될 수 있도록 상기 배관의 표면에 자기력을 가하는 복수 개의 전자석이 마련될 수 있다.
복수 개의 상기 전자석은, 상기 래핑 롤러의 일 측에 형성되는 제1 전자석과, 상기 래핑 롤러의 타 측에 형성되는 제2 전자석을 포함할 수 있다.
상기 제1 전자석과 상기 제2 전자석이 각각 배관의 표면에 가하는 자기력의 세기는 전기적 제어를 통하여 독립적으로 조절될 수 있다.
상기 배관의 표면과 복수 개의 상기 전자석 사이에 작용되는 자기력의 세기가 제어됨으로써 상기 롤러 장치의 이동 방향이 제어될 수 있다.
상기 구동 롤러 및 상기 래핑 롤러는 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다.
상기 보강재 롤러는 상기 배관의 표면과 이격되어 상기 구동 롤러와 상기 래핑 롤러의 사이에 배치될 수 있다.
상기 구동 롤러, 상기 보강재 롤러 및 상기 래핑 롤러가 서로에 대하여 구조적으로 지지될 수 있도록 이들을 연결하고, 이들 중 적어도 일부를 전기적으로 연결하는 프레임부를 더 포함할 수 있다.
상기 프레임부는, 상기 래핑 롤러의 일 측으로부터 돌출되고, 외부의 동력과 연결될 수 있는 제1 프레임, 상기 구동 롤러와 상기 보강재 롤러를 연결하고, 상기 구동 롤러의 일 측으로부터 상기 보강재 롤러의 일 측으로 연장하는 제2 프레임, 상기 보강재 롤러와 상기 래핑 롤러를 연결하고, 상기 래핑 롤러의 타 측으로부터 상기 보강재 롤러의 타 측으로 연장하는 제3 프레임, 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 제4 프레임을 포함할 수 있다.
상기 구동 롤러의 외측면은 영구 자석을 포함함으로써, 상기 구동 롤러는 상기 배관의 표면에 밀착된 상태에서 이동될 수 있다.
상기 보강재는 탄소섬유 소재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치는 배관의 래핑 과정을 자동화할 수 있다.
이 외에도, 본 발명의 실시예에 따른 구성들로부터 당업자가 용이하게 예측 가능한 효과들을 포함할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치의 사시도를 나타낸다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치의 구동 롤러와 래핑 롤러의 내부구조를 나타내는 개략도 및 단면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치의 구동을 나타내는 사시도이다.
도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치의 방향 전환 메커니즘을 나타내는 개략도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치의 래핑 롤러의 래핑 과정을 나타내는 개략도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치가 배관의 외측면을 래핑하는 형상을 나타내는 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다. 어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)의 사시도를 나타낸다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)는, 배관(a)의 내면에 보강재(b)를 래핑하도록 마련될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)는, 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20), 및 래핑 롤러(30)를 포함한다.
보강재 롤러(10)에는 보강재(b)가 마련될 수 있다. 보강재 롤러(10)에는 보강재(b)가 감겨진 상태로 마련될 수 있다. 보강재 롤러(10)는 예컨대 원통형의 부재일 수 있다. 보강재 롤러(10)의 외측면에 감겨진 보강재(b)는 래핑 롤러(30)로 공급될 수 있다. 래핑 롤러(30)가 배관(a)의 내측면을 따라 롤링하여 이동되는 경우, 보강재 롤러(10)로부터 공급받은 보강재(b)는 배관(a)의 내측면에 래핑되고, 보강재 롤러(10)가 함께 회전됨으로써 보강재 롤러(10)에 감겨진 보강재(b)가 풀리며 래핑 롤러(30)로 공급될 수 있다. 보강재 롤러(10)는 구동 롤러(20)와 래핑 롤러(30)의 사이에 배치될 수 있다. 보강재 롤러(10)는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)가 배관(a)에 설치된 상태에서, 배관(a)의 내측면으로부터 소정거리 이격된 상태에 놓일 수 있다. 보강재 롤러(10)는 구동 롤러(20) 및 래핑 롤러(30)와 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20) 및 래핑 롤러(30)는 프레임부(40)에 의하여 상대적으로 고정되고, 3개의 롤러는 각각의 롤러의 길이 방향으로 바라보았을 때 삼각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
보강재 롤러(10)에 권취되어 마련되는 보강재(b)는 탄소섬유(Carbon Fiber) 소재를 포함할 수 있다. 예컨대 보강재(b)는 탄소섬유 강화 중합체(Carbon　Fiber　Reinforced　Polymer, CFRP)일 수 있다. 탄소섬유 강화 중합체는 탄소섬유, 또는 탄소섬유로 만든 직물과 합성수지를 혼합하여 형성될 수 있다. 다만 보강재(b)의 소재는 탄소섬유 강화 중합체로 한정되는 것은 아니며, 다종다양한 복합재료가 보강재(b)의 소재로서 채용될 수 있다.
구동 롤러(20)는 검사 장치(1)가 배관(a)의 내측면에서 이동될 수 있도록 검사 장치(1)에 구동력을 제공할 수 있다. 예컨대 구동 롤러(20)의 내부에는 모터가 마련될 수 있다. 구동 롤러(20)는 모터로부터 동력을 공급받아 회전될 수 있고, 배관(a)의 내표면을 따라 구름 이동될 수 있다. 구동 롤러(20)가 이동되면 구동 롤러(20)와 연결된 래핑 롤러(30)와 보강재 롤러(10)는 함께 회전되고 이동될 수 있다. 구동 롤러(20)는 프레임부(40)를 매개로 보강재 롤러(10) 및 래핑 롤러(30)와 물리적/전기적으로 연결될 수 있다. 구동 롤러(20)는, 내부에 마련된 모터를 둘러싸는 구동 바디를 포함할 수 있다. 구동 롤러(20)의 자세한 형상 및 기능은 후술할 도2에서 상세히 설명하기로 한다.
래핑 롤러(30)는 보강재 롤러(10)로부터 보강재(b)를 공급받아 배관(a)의 내측면에 보강재(b)를 래핑할 수 있다. 래핑 롤러(30)는 구동 롤러(20)가 이동됨에 따라 함께 구름 이동될 수 있으며, 래핑 롤러(30)가 이동되는 과정에서 래핑 롤러(30)와 배관(a)의 내측면 사이로 보강재(b)가 공급될 수 있다. 즉, 보강재 롤러(10)에 권취된 보강재(b)는 검사 장치(1)가 이동됨에 따라 래핑 롤러(30)와 배관(a)의 내측면 사이로 공급될 수 있다.
래핑 롤러(30)는 공급된 보강재(b)를 배관(a)의 내측면으로 가압하여 밀착시킴으로써 보강재(b)를 래핑할 수 있다. 래핑 롤러(30)는 보강재(b)를 배관(a)의 내측면으로 가압할 수 있도록 배관(a)의 내측면에 자기력을 가할 수 있다. 래핑 롤러(30)는 배관(a)의 내측면과 자기력을 주고받을 수 있도록 내부에 전자석이 마련될 수 있다. 배관(a)은 예컨대 탄소강 소재일 수 있으며, 자석 또는 전자석과 자기력을 주고받을 수 있는 소재일 수 있다. 래핑 롤러(30)에 마련되는 전자석은 전기적 제어를 통하여 자화 또는 탈자화될 수 있으며, 전기적 제어를 통하여 배관(a)의 내측면에 가하는 자기력의 크기 또한 제어될 수 있다. 래핑 롤러(30)는 복수 개의 전자석을 포함할 수 있으며, 래핑 롤러(30)의 형상 및 구동 방식은 후술할 도2에서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)는, 프레임부(40)를 포함할 수 있다. 프레임부(40)는 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20), 및 래핑 롤러(30)를 구조적으로 연결할 수 있다. 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20), 및 래핑 롤러(30)프레임부(40)는 프레임부(40)에 의하여 구조적으로 연결됨으로써 서로에 대하여 구조적으로 지지될 수 있다. 3개의 롤러는 프레임부(40)에 의하여 연결된 상태에서 서로에 대한 상대적 위치가 고정될 수 있다.
프레임부(40)는 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20), 및 래핑 롤러(30)를 물리적으로 연결할 뿐만 아니라, 각각의 롤러들을 전기적으로 연결할 수 있다. 예컨대 프레임부(40)는 각각의 롤러들을 전기적으로 연결할 수 있는 배선(미도시)을 포함할 수 있으며, 전기 배선은 파이프 형태로 형성되는 프레임부(40)의 내부에 수용될 수 있다.
프레임부(40)는 제1 프레임(41), 제2 프레임(42), 제3 프레임(43), 및 제4 프레임(44)을 포함할 수 있다.
제1 프레임(41)은 래핑 롤러(30)의 일 측에 형성될 수 있다. 제1 프레임(41)은 원통 형태로 형성되는 래핑 롤러(30)의 일 측으로부터 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 제1 프레임(41)은 검사 장치(1)가 동력을 공급받을 수 있도록, 외부의 동력원과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 프레임(42)은 보강재 롤러(10)와 구동 롤러(20)를 연결할 수 있다. 제2 프레임(42)은 보강재 롤러(10)의 일 측으로부터 구동 롤러(20)의 일 측을 향하여 연장될 수 있다. 다시 말해, 제2 프레임(42)은 원통 형태로 형성되는 보강재 롤러(10)의 일 측면과 원통 형태로 형성되는 구동 롤러(20)의 일 측면을 연결할 수 있다. 보강재 롤러(10)의 일 측면과 구동 롤러(20)의 일 측면을 연결할 수 있도록, 제2 프레임(42)은 예컨대 U자 형태의 프레임으로 형성될 수 있다.
제3 프레임(43)은 보강재 롤러(10)와 래핑 롤러(30)를 연결할 수 있다. 제3 프레임(43)은 보강재 롤러(10)의 타 측으로부터 래핑 롤러(30)의 타 측을 향하여 연장될 수 있다. 다시 말해, 제3 프레임(43)은 원통 형태로 형성되는 보강재 롤러(10)의 타 측면과 원통 형태로 형성되는 래핑 롤러(30)의 타 측면을 연결할 수 있다. 보강재 롤러(10)의 타 측면과 래핑 롤러(30)의 타 측면을 연결할 수 있도록 제3 프레임(43)은 U자 형태로 형성될 수 있다.
제4 프레임(44)은 제1 프레임(41)과 제2 프레임(42)을 연결할 수 있다. 제4 프레임(44)은 제1 프레임(41)의 일 부분으로부터 제2 프레임(42)의 일 부분을 향하여 연장될 수 있다. 제4 프레임(44)은 제1 프레임(41)과 수직으로 마련될 수 있다. 제4 프레임(44)은 직선 파이프의 형태로 형성될 수 있으며, 제4 프레임(44)으로 인하여 구동 롤러(20)와 래핑 롤러(30)의 이동이 동기화될 수 있다. 즉, 제4 프레임(44)으로 인하여 구동 롤러(20)에 대한 래핑 롤러(30)의 위치가 상대적으로 고정될 수 있고, 구동 롤러(20)가 구름 이동되는 경우 래핑 롤러(30) 또한 동일하게 구름 이동될 수 있다.
제1 프레임(41), 제2 프레임(42), 제3 프레임(43), 및 제4 프레임(44)은 각각의 프레임의 내부에 마련되는 전기 배선을 포함할 수 있다. 제1 프레임 내부의 배선은 외부의 동력원과 전기적으로 연결되어 롤러 장치(1)에 전력을 공급할 수 있다. 제2 프레임(42)은 구동 롤러(20)와 보강재 롤러(10)를, 제3 프레임(43)은 보강재 롤러(10)와 래핑 롤러(30)를, 제4 프레임(44)은 구동 롤러(20)와 래핑 롤러(30)를 각각 전기적으로 연결시킬 수 있다. 따라서, 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20), 및 래핑 롤러(30)는 상호 전기적으로 연결된 상태에 놓일 수 있다. 래핑 롤러(30)의 내부에는 배선이 마련됨으로써 제1 프레임(41)과 제3 프레임(43)을 전기적으로 연결시킬 수 있고, 마찬가지로 보강재 롤러(10)의 내부에도 배선이 마련됨으로써 제3 프레임(43)과 제2 프레임(42)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제4 프레임(44)은 제1 프레임(41)과 제2 프레임(42)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치(1)의 구동 롤러(20)와 래핑 롤러(30)의 내부구조를 나타내는 개략도 및 단면도이다.
도2를 참조하면, 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20) 및 래핑 롤러(30)는 프레임부(41, 42, 43, 44)에 의하여 물리적/전기적으로 연결된 상태로 배관(a)의 내부에 놓일 수 있다.
구동 롤러(20)는 모터(21) 및 구동 롤러 바디(22)를 포함할 수 있다. 모터(21)는 구동 롤러 바디(22)의 내부에 마련되고, 구동 롤러 바디(22)가 배관(a)의 내측면에 대하여 구름 이동될 수 있도록 동력을 공급할 수 있다. 구동 롤러 바디(22)는 모터를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 구동 롤러 바디(22)는 모터(21)로부터 동력을 공급받아 회전될 수 있고, 구동 롤러 바디(22)가 회전됨으로써 구동 롤러(20)는 배관(a)의 내측면에 대하여 구름 이동될 수 있다. 구동 롤러 바디(22)는 원통형의 외관으로 형성될 수 있으며, 영구 자석(permanent magnet)을 포함할 수 있다. 예컨대 구동 롤러 바디(22)는 전체적으로 영구 자석으로 형성될 수 있다. 구동 롤러 바디(22)는 영구 자석을 포함함으로써 탄소강 소재로 형성되는 배관(a)의 내측면에 자기력을 가할 수 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 구동 롤러(20)는 구름 이동되는 과정에서 배관(a)의 내측면에 밀착된 상태로 이동될 수 있고 롤러 장치(1)의 이동 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.
래핑 롤러(30)는 보강재(b)를 배관(a)의 내면에 래핑하는 과정에서 보강재(b)가 배관(a)의 내면에 견고히 부착될 수 있도록 보강재(b)를 배관(a)의 내측면을 향하는 방향으로 가압할 수 있다. 보강재 롤러(10)로부터 풀림된 보강재(b)는 래핑 롤러(30)와 배관(a)의 내측면 사이에 위치되게 되고, 래핑 롤러(30)는 자기력을 통하여 보강재(b)를 배관(a)의 내측면으로 밀착시킬 수 있다. 래핑 롤러(30)에는 배관(a)의 내측면에 자기력을 가할 수 있도록 전자석(31)이 마련될 수 있다. 전자석(31)은 전기적 제어를 통하여 자화 또는 탈자화될 수 있으며, 자기력의 크기를 제어할 수 있도록 전자석의 강도 또한 전기적 제어를 통하여 조절될 수 있다. 전자석(31)은 복수 개로 마련될 수 있으며, 예컨대 전자석(31)은 제1 전자석(311)과 제2 전자석(312)을 포함할 수 있다. 제1 전자석(311)은 래핑 롤러(30)의 일 측에, 제2 전자석(312)은 래핑 롤러(30)의 타 측에 각각 배치될 수 있다. 제1 전자석(311)과 제2 전자석(312)이 배관(a)의 내면에 가하는 자기력의 크기는 각각 독립적으로 제어될 수 있다. 전자석(31)이 배관(a)의 내측면을 당기는 자기력을 가함으로써, 래핑 롤러(30)와 배관(a)의 내측면 사이에서 래핑되는 보강재(b)는 배관(a)의 내측면에 강하게 밀착될 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)의 구동을 나타내는 사시도이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치(1)는 배관의 내측면을 따라서 보강재(b)를 래핑할 수 있다. 구동 롤러(10), 보강재 롤러(20) 및 래핑 롤러(30)는 프레임부(40)에 의하여 물리적/전기적으로 연결된 상태일 수 있다. 프레임부(40)는 제1 프레임(41), 제2 프레임(42), 제3 프레임(43) 및 제4 프레임(44)을 포함할 수 있고 각각의 프레임의 기능 및 형상은 전술한 바와 같다.
먼저, 구동 롤러(10)가 동력을 공급받아 구름 이동되면, 래핑 롤러(30)는 구동 롤러(10)를 따라서 함께 구름 이동될 수 있다. 이 때, 배관의 내측면과 맞닿는 구동 롤러(10)의 외측면은 영구 자석으로 형성됨으로써, 구동 롤러(10)는 배관에 안정적으로 밀착된 상태에서 구름 이동될 수 있다. 구동 롤러(10)의 이동으로 인하여 래핑 롤러(30)가 이동되면, 보강재 롤러(10)에 감겨져 있던 보강재(b)가 풀림되어 래핑 롤러(30)를 향하는 방향을 공급되고, 래핑 롤러(30)는 구름 이동되는 과정에서 공급된 보강재를 배관의 내면에 밀착시켜 래핑할 수 있다. 래핑 롤러(30)가 이동되면 보강재 롤러(10)로부터 보강재(b)의 풀림이 계속되고, 이에 따라 보강재 롤러(10)는 회전되는 상태에 놓일 수 있다.
래핑 롤러(30)에는 전자석(31)이 마련될 수 있다. 전자석(31)은 제1 전자석(311) 및 제2 전자석(312)을 포함할 수 있고, 복수 개로 형성될 수 있다. 제1 전자석(311)은 래핑 롤러(30)의 일 측에, 제2 전자석(312)은 래핑 롤러(30)의 타 측에 배치되어, 래핑 롤러(30)가 보강재(b)를 배관의 내면에 래핑하는 과정에서 배관의 내면에 자기력을 가하여 보강재(b)가 배관의 내면에 견고히 밀착되도록 보조할 수 있다. 래핑이 이루어지는 과정에서 래핑 롤러(30)는 전자석(31)의 자기력으로 인하여 배관의 내면에 부착되고 구동 롤러(20) 또한 영구자석 소재로 인하여 배관의 내면에 부착된 상태에서 이동되므로, 롤러 장치에 작용되는 중력의 방향과 무관하게 안정적인 래핑이 이루어질 수 있다.
도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치의 방향 전환 메커니즘을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치는 래핑 롤러(30)의 전자석(31)의 자기력의 세기 제어를 통하여 이동 방향이 제어될 수 있다. 전술한 바와 같이, 래핑 롤러(30)에는 복수 개의 전자석(31)이 마련될 수 있고 제1 전자석(311)은 래핑 롤러(30)의 일 측에, 제2 전자석(312)은 래핑 롤러(30)의 타 측에 마련될 수 있다. 또한, 제1 전자석(311) 및 제2 전자석(312)이 배관의 내측면에 각각 가하는 자기력의 세기는 전기적 제어를 통하여 독립적으로 조절될 수 있다.
먼저 도4를 참조하면, 제1 전자석(311)과 제2 전자석(312)이 배관의 내측면에 가하는 자기력의 세기가 동일한 경우, 래핑 롤러(30)의 일 측에서 발생되는 보강재(b)와 배관의 내측면 사이의 마찰력과, 래핑 롤러(30)의 타 측에서 발생되는 보강재(b)와 배관의 내측면 사이의 마찰력의 크기는 동일할 수 있다. 이 경우, 래핑 롤러(30)는 방향 전환 없이 구름 이동될 수 있고, 따라서 롤러 장치는 래핑 롤러(30)의 길이 방향과 수직인 방향으로 올곧게 진행될 수 있다.
도5를 참조하면, 제1 전자석(311)이 배관의 내측면에 대하여 가하는 자기력의 세기와 제2 전자석(312)이 배관의 내측면에 대하여 가하는 자기력의 세기는 상이할 수 있다. 예컨대 제1 전자석(311)이 배관의 내측면에 대하여 가하는 자기력의 세기가 제2 전자석(312)이 배관의 내측면에 대하여 가하는 자기력의 세기보다 더 크도록 전기적 제어가 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 전자석(311)이 위치되는 래핑 롤러(30)의 일 측에서 발생되는 보강재(b)와 배관의 내측면 사이의 마찰력의 크기가, 제2 전자석(312)이 위치되는 래핑 롤러(30)의 타 측에서 발생되는 보강재(b)와 배관의 내측면 사이의 마찰력의 크기보다 커질 수 있다. 이러한 상태에서 래핑 롤러(30)가 구름 이동되는 경우 양 측의 마찰력의 크기 차이로 인하여, 래핑 롤러(30)는 제1 전자석(311)이 위치되는 일 측을 향해 꺾이는 방향으로 이동이 진행될 수 있고, 롤러 장치의 이동 방향 또한 이에 대응되어 진행될 수 있다.
다시 말해, 마찰력의 크기 차이로 인해 래핑 롤러(30)의 일 측의 진행 속도보다 타 측의 진행 속도가 더 빠르게 되고 따라서 래핑 롤러의 진행 방향은 제1 전자석(311)이 위치되는 일 측으로 꺾일 수 있다. 이는 아래 반대의 경우에도 마찬가지로 적용 가능할 수 있다.
도6을 참조하면, 제2 전자석(312)이 배관의 내측면에 대하여 가하는 자기력의 세기가 제1 전자석(311)이 배관의 내측면에 대하여 가하는 자기력의 세기보다 더 크도록 전기적 제어가 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 전자석(312)이 위치되는 래핑 롤러(30)의 타 측에서 발생되는 보강재(b)와 배관의 내측면 사이의 마찰력의 크기가, 제1 전자석(311)이 위치되는 래핑 롤러(30)의 일 측에서 발생되는 보강재(b)와 배관의 내측면 사이의 마찰력의 크기보다 커질 수 있다. 이러한 상태에서 래핑 롤러(30)가 구름 이동되는 경우, 양 측의 마찰력의 크기 차이로 인하여 래핑 롤러(30)는 제2 전자석(312)이 위치되는 타 측을 향해 꺾이는 방향으로 이동이 진행될 수 있고, 롤러 장치의 이동 방향 또한 이에 대응되어 진행될 수 있다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치의 래핑 롤러(30)의 래핑 과정을 나타내는 개략도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치의 래핑 롤러(30)는 보강재(b1, b2)의 일부 면적을 오버랩시키며 배관의 내측면을 래핑하도록 제어될 수 있다. 보강재(b1, b2)는 일부 구간(c)에서 오버랩됨으로써 배관(a)의 내측면을 공극 없이 견고히 덮을 수 있다.
이때, 래핑 롤러에 마련되는 제1 전자석(311)과 제2 전자석(312)의 자기력의 세기는 서로 상이하도록 제어될 수 있다. 예컨대, 보강재(b1, b2)가 오버랩되는 구간(c)상에 제2 전자석(312)이 놓일 수 있다. 이러한 경우, 오버랩된 보강재(b1, b2)의 두께로 인하여 제2 전자석(312)과 배관(a)의 내측면 사이의 거리가 증가되므로, 거리 증가로 인한 자기력의 감소를 상쇄할 수 있도록 제2 전자석(312)의 자기력의 세기는 제1 전자석(311)의 자기력의 세기보다 크도록 제어될 수 있다. 나아가. 이처럼 제2 전자석(312)의 자기력이 제1 전자석(311)의 자기력보다 강하게 작용되는 경우 오버랩된 보강재(b1, b2)는 강하게 가압되어 서로 견고히 밀착될 수 있다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치가 배관(a)의 외측면을 래핑하는 형상을 나타내는 사시도이다.
도8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러 장치는 배관(a)의 내측면 뿐만 아니라 배관(a)의 외측면을 래핑하도록 구동될 수 있다. 롤러 장치는 보강재 롤러(10), 구동 롤러(20), 래핑 롤러(30) 및 프레임부(40)를 포함할 수 있으며, 프레임부(40)는 제1 프레임(41), 제2 프레임(42), 제3 프레임(43) 및 제4 프레임(44)을 포함할 수 있고 각각의 구성요소들의 형상 및 기능은 상술한 바와 동일할 수 있다.
이상의 설명에서, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 롤러 장치
10: 보강재 롤러
20: 구동 롤러
21: 모터
22: 구동 롤러 바디
30: 래핑 롤러
31: 전자석
311: 제1 전자석
312: 제2 전자석
40: 프레임부
41: 제1 프레임
42: 제2 프레임
43: 제3 프레임
44: 제4 프레임
a: 배관
b: 보강재
b1: 보강재
b2: 보강재
c: 오버랩 구간

Claims (10)

  1. 배관의 표면에 래핑되기 위한 보강재가 권취되는 보강재 롤러;
    내부에 모터가 마련되고, 동력을 공급받아 상기 배관의 표면을 따라 이동되는 구동 롤러; 및
    상기 구동 롤러와 연결되고, 상기 구동 롤러가 이동됨에 따라 상기 보강재 롤러로부터 상기 보강재를 공급받아 상기 배관의 표면에 상기 보강재를 래핑하는 래핑 롤러; 를 포함하고,
    상기 래핑 롤러에는 상기 래핑 롤러가 상기 배관의 표면에 밀착될 수 있도록 상기 배관의 표면에 자기력을 가하는 복수 개의 전자석이 마련되고,
    복수 개의 상기 전자석은,
    상기 래핑 롤러의 일 측에 형성되는 제1 전자석과, 상기 래핑 롤러의 타 측에 형성되는 제2 전자석을 포함하고,
    롤러 장치의 이동 방향이 제어되도록 상기 제1 전자석과 상기 제2 전자석이 각각 배관의 표면에 가하는 자기력의 세기는 전기적 제어를 통하여 독립적으로 조절되는, 롤러 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동 롤러 및 상기 래핑 롤러는 서로 이격되어 평행하게 배치되는, 롤러 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강재 롤러는 상기 배관의 표면과 이격되어 상기 구동 롤러와 상기 래핑 롤러의 사이에 배치되는, 롤러 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 롤러, 상기 보강재 롤러 및 상기 래핑 롤러가 서로에 대하여 구조적으로 지지될 수 있도록 이들을 연결하고, 이들 중 적어도 일부를 전기적으로 연결하는 프레임부; 를 더 포함하는, 롤러 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프레임부는,
    상기 래핑 롤러의 일 측으로부터 돌출되고, 외부의 동력과 연결될 수 있는 제1 프레임;
    상기 구동 롤러와 상기 보강재 롤러를 연결하고, 상기 구동 롤러의 일 측으로부터 상기 보강재 롤러의 일 측으로 연장하는 제2 프레임;
    상기 보강재 롤러와 상기 래핑 롤러를 연결하고, 상기 래핑 롤러의 타 측으로부터 상기 보강재 롤러의 타 측으로 연장하는 제3 프레임; 및
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임을 연결하는 제4 프레임; 을 포함하는, 롤러 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동 롤러의 외측면은 영구 자석을 포함함으로써, 상기 구동 롤러는 상기 배관의 표면에 밀착된 상태에서 이동될 수 있는, 롤러 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보강재는 탄소섬유 소재인, 롤러 장치.
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