KR20000006731A - 원형덕트 청소용 로봇 - Google Patents

Abstract

(1) 발명이 속한 기술분야

덕트청소 자동화 로봇

(2) 발명의 목적

기존의 원형덕트 청소시 부러쉬를 사용하는 방법에 비해서 로봇을 사용 무인화하여 청소를 하며 덕트 직경의 변화에 관계없이 청소가 가능하고 동력 전달을 원활히하여 원형덕트내 어려운환경에서 보다 효율적으로 작업을 하며 카메라 장착이 가능하여 청소상태 점검 및 검사가 가능하고 청소인력 감소와 같은 시간청소에 대해 효율를 높일 수 있다.

(3) 발명의 구성

원형덕트의 직경 변화에 관계없이 원심력에 의해서 두부러쉬의 간의 직경이 변하며 부러쉬면과 덕트내경이 면 접촉을 함으로써 청소를 극대화하고 부러쉬의 높이를 링크 구조와 스쿠류에 의해서 미세 조정을 하므로 모든 위치에서의 청소가 가능하며 중력가속도 센서의 장착에 의한 중력센싱을 통해 바퀴의 속비를 조절함으로써 수평유지와 중심선 추적, 바퀴의 곡면화에 의해 원형덕트내에서의 슬립을 방지,덕트 직경이 관계 없이 진행이 원활하며 모터블럭과 기어고정블럭을 일체, 기어와 타이밍풀리의 일체를 통해 공간을 절약하며 슬립을 최소화,동력 전달효율을 극대화시킴, 또 엔코더 장착에 의해 원하는 위치에서의 작업 및 정지가 가능하며 위지제어가 가능함

(4) 발명의 효과

덕트 직경의 변화에 상관없이 청소가 가능하며 중력센싱과 바퀴의 곡면화에 의해 안정감 있는 수평방향으로의 청소가 가능하고 카메라를 장착 컴퓨터에 의한 청소상태 점검 및 덕트상태를 항시 검사할수 있으며 높이조절와 속도조절하며 위치제어가 가능함

Description

원형덕트 청소용 로봇{Circle Duct Cleaning Robot}

덕트청소 자동화 기구로 기존의 사각덕트 청소용은 원형 덕트청소시 원형덕트 직경의 변화에 대해 부러쉬 교체가 필요하며 원형덕트 진행시 부러쉬 회전력에 의해 덕트내에서 수평이 불균형하여 작업상 문제가 있으며 동력전달에서의 슬립이 많이 발생하여 주로 일반부러쉬를 사용하여 원형덕트를 청소하였으며 진동 때문에 카메라 장착이 불가능하고 무인화하지 않아 많은 청소인력을 필요하는 문제가 있었다.

원형덕트의 직경변화에 대해서 부러쉬의 교체없이 청소가 가능하며 로봇에 의해 원하는 위치, 장소에서 무인작업이 가능하고 바퀴의 곡면화와 중력가속도 센서에 의해 수평 불균형을 없애고 덕트 최하단 중심선 추적을 통해 진행을 원활이 하며 컴퓨터에서 카메라 화상을 처리 청소상태 점검과 덕트상태를 항시 검사, 저장하여 향후 비교하여 볼수 있으며 작업인력을 최소화하고 기어와 타임밍풀리의 일체, 기어블럭과 모터블럭의 일체를 통해 로봇의 구동 전달력을 최대로 하여 작업효과를 극대화 하였다.

도 1은 전체를 조립한 평면도

도 2는 부러쉬 부분을 보인 평면도

도 3은 링크와 스쿠류 부분을 보인 평면,정면,측면도

도 4는 바퀴 부분을 보인 평면,정면도

도 5는 기어와 타이밍 풀리부분을 보인 평면,정면도

도 6은 모터고정블럭과 기어고정블럭 부분을 보인 평면,정면,측면도

도 7은 가속도 센서 부분을 보인 배선도

*주요부호의 설명

1 : 스몰 프란자 1a : 모터 1b : 부러쉬 암

1c : 브러쉬 암고정자 1d : 부러쉬 2 : 2축 평행자

2a : 1축 평행자 2b : 스쿠류 2c : 스텝모터

2d : 웜 기어 3 : 바퀴 3a : 바퀴축

3b : 엔코더 3c : 구동축 모터 4 : 타이밍 풀리

4a : 기어 4b : 축구멍 5 : 모터 고정블록

5a : 기어 고정블럭 5b : 축간거리 6 : 중력 가속도센서

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원형덕트의 직경에 변화에 관계없이 원심력에 의해서 두부러쉬간의 직경이 변하며 평행사변형 원리에 의해 부러쉬면과 덕트내경이 항시 면 접촉을 하며 스몰 플란자에 의한 고정을 통해 브러쉬를 골고루 닳게 함으로써 청소를 극대화할 수 있게 하였으며 부러쉬의 높이를 링크 구조와 스쿠류에 의해서 미세 조정을 함으로 모든 위치에서의 청소가 가능하며 중력가속도센서의 장착에 의한 중력센싱을 통해 바퀴의 속비를 조절함으로써 수평유지와 덕트의 최하단 중심선을 추적하며, 바퀴의 곡면화에 의해 원형덕트내에서의 슬립을 방지, 덕트직경 변화에 관계없이 진행이 원활하며 모터블럭과 기어 고정블럭을 일체, 기어와 타이밍풀리의 일체를 통해 공간을 절약하며 슬립을 최소화고 동력 전달효율을 극대화 시킴으로 로봇의 덕트내 구동을 원활이 했으며 또 컴퓨터에서 카메라 화상을 처리 청소상태 점검과 덕트상태를 항시 검사, 저장하여 향후 비교하여 볼수 있으며 엔코더 장착에 의해서 원하는 위치에서의 작업 및 정지, 위치제어를 하게 구성 되었다.

덕트 직경의 변화에 상관없이 청소가 가능하며 중력센싱과 바퀴의 곡면화에 의해 안정감 있는 수평방향으로의 청소가 가능하고 카메라를 장착 컴퓨터에 의한 청소상태 점검 및 검사가 가능하며 높이조절, 속도조절 및 위치제어가 가능하며 모터블럭과 기어 고정블럭을 일체, 기어와 타이밍풀리의 일체를 통해 공간을 절약하며 슬립을 최소화하여 보다 짧은 시간에 보다 적은 작업 인력으로 효율적인 작업을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 부러쉬 암(1b)을 평행자 형식의 형태를 취함으로써 각 브러쉬암이 부러쉬암 고정자(1c)에 대해 항상 같은 각도로 원심력에 의해 벌어지므로 덕트 내경변화에 따라 브러쉬(1d) 교체가 필요 없으며 브러쉬가 항상 덕트 내면에 면 접촉을 하고 스몰프란자(1)에 의해 각 브러쉬가 구속받으므로 브러쉬의 회전력을 조절 할 수 있어 브러쉬 마모를 일정하게 하며 각 브러쉬축에 모터를 삽입 각 브러쉬가 자전하면서 전체 브러쉬암 고정자가 공전할 수 있게 구성된 기구이다.
2. 3개의 축평행자를 사용 2개축(2)이 브러쉬 모터 앞부분을 지지하고 1개축(2a)이 브러쉬 모터 뒷부분을 지지하며 고정하여 브러쉬 회전력인 원심력에 의한 진동을 최소화하여 받쳐주며 이평행자는 스쿠류(2b)에 의해 이동되므로 브러쉬 회전력 및 자중에 의한 눌림을 받쳐 주고 스텝모터(2c)와 웜기어(2d)에 의해 동력이 전달되므로 미세 콘트롤를 할 수 있는 수평 높이 조절 기구이다.
3. 바퀴(3)를 곡면화 하므로 원형덕트내 원호 내경에 대해 전마찰을 가질수 있게 하고 고무 코딩을 하여 원형덕트내의 곡면에 대해 바퀴의 미끄럼을 최소화하며 접촉면 증가로 구동축 모터(3c)의 동력전달 구동력을 크게하고 바퀴축(3a)에 엔코더(3b)를 직접 연결 할 수 있게 한 기구이다.
4. 타이밍 풀리(4)와 기어(4a)를 일체화하므로 로봇내의 공간을 절약하고 타이밍 풀리축 구멍(4b)과 기어축 구멍(4b)의 오차에 의한 동력전달의 불균형을 최소화하여 전달효율을 극대화하고 회전력을 같게 전달할 수 있게 구성된 기어 풀리 장치이다.
5. 모터고정블럭(5)과 기어고정블럭(5a)의 일체화를 통해 공간을 절약하고 모터축과 기어축을(축간거리(5b)) 항상 일정간격으로 유지시켜 하나의 고정블록 변화에 의한 오차와 두축의 엇갈림을 방지 원활히 동력을 전달하며 기어 조합이 쉽고 기어비를 항상 일정하게 설치할 수 있으며 슬립을 최소화하여 동력전달이 일정하고 효율을 극대화 한 기어와 모터 일체 고정 블록 이다.
6. 중력 가속도 센서에 의해 원형덕트내에서의 로봇이 진행시 부러쉬 회전력에 의해 발생할 수 있는 기울림이나 수평불균형을 검사하여 구동축 모터(3c)의 속비를 조절하므로 로봇이 항상 수평을 유지 할 수 있게하며 수평하기 위해 로봇이 덕트의 최하단 중심선을 추적하하게 만든 중력센싱 PCB 장치이다.