KR20070041175A - 배관 내부 검사용 이동로봇 - Google Patents

Abstract

배관의 내경 변화 및 곡선구간에서도 원활하게 이동할 수 있도록 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공하기 위하여,

프레임;

상기 프레임에 설치되고 무선 또는 케이블을 통하여 배관 외부의 제어부의 제어에 의하여 배관의 내벽을 따라서 이동 가능하도록 형성된 구동부;

상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 구동부의 구동으로 배관 내부를 따라서 이동하면서 관로 내부를 검사할 수 있도록 이루어진 촬상부;

를 포함하고, 상기 구동부는 프레임을 중심으로 서로 대응되는 상태로 2열로 배치되는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공한다.

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Description

배관 내부 검사용 이동로봇{ROBOT FOR INTERNAL INSPECTION OF PIPE}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 사시도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 주요부분의 사시도.

도 3은 도 2은 측면도.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 이동로봇에 제공된 구동부의 가변을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 이동로봇의 사용상태도.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 사시도.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 상부측 플레이트를 제거한 상태의 사시도.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 정면도.

본 발명은 배관 내부 검사용 이동로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관의 내경 변화 및 곡선구간에서도 원활하게 이동할 수 있도록 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇에 관한 것이다.

일반적으로 여러 산업분야에서 다양한 형태의 배관이 설치되고 있으며, 이러한 배관은 물, 유류, 액화가스 또는 그와 유사한 종류의 유체를 이송시키는데 매우 적합한 방법으로 많이 설치되어 운용되고 있다.

이와 같은 배관은 예를 들면 상하수도관, 도시가스관, 석유화학공장의 플랜트관 등과 같이 다양한 분야에서 설치되고 있으며, 가연성이나 유독성 물질이 내부를 흐르는 배관에서는 배관의 파손에 의하여 인명 및 재산의 손실이 크게 발생할 수 있으므로 배관의 완벽한 시공이 요구된다.

이러한 배관은 설치된 후 시간이 흐름에 따라 배관의 노화나 부식으로 인하여 틈이 생기거나 공사 등으로 인한 외부 충격으로 배관에 손상이 발생할 수 있으며, 이는 결국은 대형사고의 원인으로 작용할 수도 있다.

따라서 배관이 시공된 후 운용시에는 수시로 또는 일정기간 마다 배관의 내부상태 및 균열여부를 확인하여 사고발생을 예방하도록 유지보수작업이 이루어지는데, 이러한 유지보수작업은 배관 주변의 시설물들로 인하여 점검하려는 배관에 접근이 어렵고, 또 배관이 지중에 매설되어있는 경우에는 배관에 접근이 불가능하므로 막대한 비용과 인력이 소요된다.

그러한 이유로 배관 내부의 점검을 위하여 배관 내부로 따라서 이동하면서 배관의 상태를 촬영하여 배관의 내부상태 및 이상여부를 외부에서 점검할 수 있는 배관 검사용 이동로봇이 개발되어 많이 이용되고 있다.

통상적으로 사용되는 배관 검사용 이동로봇은, 동력을 발생하는 구동부와, 이 구동부의 구동력에 의하여 회전하는 다수의 휠과, 배관의 내부를 촬영할 수 있는 촬상부로 구성된다.

이러한 배관 검사용 이동로봇을 이용하여 배관 내부를 검사하려면, 먼저 검사하려는 배관의 어느 일부분에서 이동로봇을 진입시키고, 이 이동로봇을 배관 외부의 원격지에서 사용자가 제어부를 통하여 이동로봇을 조작하여 이동시키면서 촬상부로 촬영한 배관 내부의 영상을 외부의 모니터로 전송하여 내관 내부의 상태를 검사하게 된다.

그러나 이와 같은 배관 내부 검사용 이동로봇은, 검사구간의 관로 내경이 동일하지 않고 배관의 내경이 변화하는 구간이나 곡선구간에서는 이동로봇의 이동이 원활하지 못한 단점이 있다.

이것은 구동부와 연결된 휠이 배관의 변화에 따라서 탄력적으로 배관 내벽에 밀착되지 못하므로 발생되며, 이와 아울러 종래의 이동로봇의 구동부는 배관의 축방향을 따라서 다수개가 방사형으로 배치되므로 구조가 복잡하고 제작비용이 많이 소요된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조를 갖추면서 배관의 내경이 일정하지 않거나 곡선구간에서도 원활하게 이동할 수 있는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공하는데 있다.

본 발명이 제안하는 배관 내부 검사용 이동로봇은,

프레임;

상기 프레임에 설치되고 무선 또는 케이블을 통하여 배관 외부의 제어부의 제어에 의하여 배관의 내벽을 따라서 이동 가능하도록 형성된 구동부;

상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 구동부의 구동으로 배관 내부를 따라서 이동하면서 관로 내부를 검사할 수 있도록 이루어진 촬상부;

를 포함하고, 상기 구동부는 프레임을 중심으로 서로 대응되는 상태로 2열로 배치되는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 주요부분의 사시도이고, 도 3은 도 2은 측면도를 나타내는 도면으로서, 부호 2는 프레임을 지칭한다.

상기 프레임(2)은 이동로봇의 기본적인 몸체를 이루며 이동로봇을 구성하는 각각의 부품들이 설치되거나 지지될 수 있도록 되어있다. 이러한 프레임(2)은 일정한 길이를 갖는 막대 형상으로 이루어지고 그 양쪽으로는 프레임(2)을 따라서 슬라이드 이동할 수 있는 슬라이더(4)가 각각 제공된다.

상기 슬라이더(4)의 양측으로는 가이드봉(6)이 끼워져 슬라이더(4)의 슬라이드 운동시 항상 일정한 상태를 유지하며 원활하게 이동될 있도록 되어있으며, 이 가이드봉(6)은 그 양쪽단부가 프레임(2)에 고정되는 지지판(8)에 고정 설치된다.

그리고 슬라이더(4)에는 그 외측으로 압축코일 형태로 이루어진 탄성체(10)가 각각 고정 설치되며, 이 탄성체(10)는 프레임(2)의 외주면을 둘러싼 상태로 배치된다.

상기 슬라이더(4)에는 서로 대향되는 방향으로 복수의 링크부(12)가 힌지핀(14)으로 연결되고, 이 링크부(12)의 타측에는 다른 힌지핀(16)을 통하여 서로 대향되는 방향으로 복수의 암(arm)(18)이 연결된다.

상기 암(18)은 프레임(2)과 나란한 방향으로 위치하며, 각각의 암(18) 양단부에는 구동력을 발생하는 구동모터(20)와, 이 구동모터(20)의 구동력을 전달받아 회전 운동하는 구동휠(22)로 이루어진 구동부(24)가 각각 설치된다.

상기 구동휠(22)은 외주면이 배관(100)의 내벽에 면접촉 될 수 있도록 내관의 내벽과 유사한 곡률반경의 원호형으로 형성된다.

상기 구동부(24)는 제어케이블이나 무선으로 연결된 제어부(미도시)의 제어에 의하여 각각 독립적/일괄적으로 구동 가능하도록 이루어지거나, 아니면 배관의 상태에 따라서 각각의 구동부의 구동속도가 자동으로 조절될 수 있는 시스템으로 구성되는데, 이와 같은 시스템은 이 분야에서 일반적으로 사용되는 방식이므로 상세한 설명은 생략한다.

따라서 이동로봇이 배관의 직선구간을 주행할 경우에는 구동부(24)들의 회전속도는 동일하게 유지되고, 배관의 곡선구간을 주행할 경우에는 각각의 구동부(24)들의 구동속도는 다르게 제어되어 회전반경이 작은쪽 구동부는 천천히 회전하고 회 전반경이 큰 구동부는 상대적으로 빠르게 회전하면서 배관의 곡선구간을 주행하도록 되어있다.

본 실시예에서는 상기와 같은 구동부(24)가 프레임(2)을 중심으로 서로 대응되는 상태로 2열로 배치되는데, 이러한 구조는 종래의 탐색로봇의 구동부가 축방향을 따라서 3열 이상으로 배치되는 것에 비하여 적어도 1열 이상의 구동부가 필요없는 구조이므로 이동로봇의 구조를 간단하게 하면서 제작비용을 최소화 할 수 있다.

또한 각각의 구동부(24)는 도 4에 도시된 바와 같이 암(18)에 지지된 상태로 슬라이더(4)와 링크부(12)를 통하여 전달되는 탄성체(10)의 외향탄력을 받으며 위치하는데, 이에 따라 배관(100)의 내부를 검사하기 위하여 검사용 이동로봇이 배관의 내부를 따라서 이동하다가 배관의 내경이 좁아지거나 넓어지면, 구동휠(22)이 연결된 암(18)이 링크부(12)를 가압하여 힌지핀(16)(14)을 축으로 링크부(12)는 힌지회전하면서 구동휠(22) 및 암(18)은 프레임(2)쪽으로 간격이 좁혀지거나 반대로 벌어지고, 이러한 작용시 슬라이더(4)는 지지판(8)에 지지된 탄성체(10)를 가압하면게 이동한다.

이에 따라 각각의 구동휠(22)들은 항상 탄성체(10)의 외향탄력을 받으며 위치하여 이동로봇 사용시 배관(100)의 내벽에 밀착된 상태로 구동할 수 있게된다.

따라서 본 실시예에 의한 이동로봇은 구동부(24)가 항상 탄성체(10)의 외향탄력을 받으며 위치하므로, 이러한 이동로봇을 이용하여 배관(100)의 내부 검사를 할 때, 검사구간의 관로 내경이 좁아지거나 넓어지는 구간에서도 구동휠(22)이 배관(100)의 내벽에 밀착되면서 원활하게 주행할 수 있다.

한편, 상기 프레임(2)의 선단부에는 배관 내부를 촬영하여 그 영상을 케이블이나 무선을 통하여 외부로 송신하는 촬상부(26)가 제공되는데, 이 촬상부(26)는 통상적인 관로 내부검사에 사용되는 CCD카메라 및 배관의 내부에 조도를 제공하는 라이트 등으로 이루어진 것이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 이동로봇에 연결되어 구동부(24)의 구동을 제어하거나 촬상부(26)의 영상을 외부로 송신하는 케이블은 외피에 테프론코팅층이 형성된 것이 바람직한데, 그 이유는 재질의 특성으로 테프론코팅층이 배관과 접촉할 때 마찰력을 현저히 줄여주므로 여러번 굽은 관로에도 이동로봇이 효과적으로 이동하는데 매우 유리하기 때문이다.

그리고 상기와 같은 이동로봇의 구성부품들을 외부의 물리적인 충격으로부터 보호할 수 있도록 프레임(2)의 양측단으로는 가드 플레이트(28)가 설치되고, 이들 가드 플레이트(28) 사이에는 다수의 가드 파이프(30)가 고정 설치된다.

상기와 같은 본 발명의 배관 내부 검사용 이동로봇을 이용하여 배관 내부를 검사하려면, 먼저 검사하려는 배관(100)의 어느 일부분에서 이동로봇을 진입시키고, 이 이동로봇과 무선 또는 케이블로 연결된 배관 외부의 원격지에서 사용자가 제어부(미도시)를 통하여 이동로봇을 조작하여 이동시키면서 촬상부(26)로 촬영한 배관 내부의 영상을 모니터 등으로 확인하면서 내관 내부의 상태를 검사하게 된다.

이러한 배관 내부검사시 각각의 구동휠(22)들은 항상 탄성체(10)의 외향탄력을 받으며 구동하게 되는데, 예를들어 검사용 이동로봇이 배관의 내부를 따라서 이동하다가 배관의 내경이 좁아지면 도 5에 도시된 바와 같이 전방쪽의 양측 구동휠 (22)이 암(18)의 일측을 누르게되고, 이러한 작용으로 링크부(12)는 힌지핀(16)(14)을 축으로 프레임(2)쪽으로 힌지회전하면서 슬라이더(4)는 지지판(8)에 지지된 탄성체(10)를 더욱 가압하여 양쪽 구동휠(22)의 간격이 좁혀지면서 좁아진 배관(100)의 내벽을 따라서 계속적으로 이동하게 된다.

이러한 과정으로 이동로봇이 이동하여 후방쪽의 구동휠(22)이 좁아진 관로(100)에 다다르면 상기와 동일할 과정으로 양측 구동휠(22)도 간격이 좁혀지면서 관로(100)의 내벽에 따라서 진행하여 관로의 내부를 검사하게 된다.

반대로 배관 내부 검사시 배관의 내경이 넓어지는 구간에서는 상기의 반대 작용으로 탄성체(10)의 외향탄력에 의하여 전방쪽 구동휠(22)들 사이의 간격이 벌어지면서 이동로봇이 배관 내부를 이동하게 된다.

이에 따라 검사구간의 관로 내경이 좁아지거나 넓어지는 구간에서도 모든 구동휠(22)들은 배관(100)의 내벽에 밀착되면서 이동로봇이 원활하게 진행할 수 있다.

상기한 본 발명의 제1실시예에서는 구동부(24)가 복수로 형성되어 서로 대응되는 상태로 2열로 배치되면서 이들 구동부(24)는 각각 구동하도록 이루어지지만 본 발명의 제2실시예에서는 구동부가 다르게 배치되는 것을 나타내고 있으며, 하기한 사항 이외에는 본 발명의 제1실시예와 동일하다.

즉, 본 발명의 제2실시예에는 도 6에 도시된 바와 같이 구동력을 발생하는 구동모터(32)와, 이 구동모터(32)의 구동력을 전달받아 회전 운동하는 구동휠(34)로 이루어진 구동부(36)와, 상기 구동휠(34)과 동일한 축선상에 소정의 거리를 띄 우고 배치되는 피동휠(38)과 상기 구동휠(34)의 구동력을 피동휠(38)로 전달하는 동력전달부(미도시)와, 상기 구동휠(34)과 피동휠(38)의 대응되는 방향으로 도시되지 않은 탄성부재의 외향탄력을 받으며 위치하는 한쌍의 아이들휠(idle wheel)(40)로 구성된다.

상기 동력전달부는 벨트나 체인 등으로 이루어질 수 있으며, 아이들휠(40)은 서로 교차되어 그 중간부가 힌지핀(42)으로 고정되는 지지부(44)에 회전 가능하게 설치되고, 이 지지부(44)는 탄성부재의 외향탄력을 받으며 위치하도록 도시되지 않은 프레임에 고정된다.

이러한 본 발명의 제2실시예에 의한 이동로봇은, 구동휠(34)과 피동휠(38)이 1열의 축을 이루고 아이들휠(40)이 다른 한열의 축을 이루며, 이러한 이동로봇으로 배관 내부를 검사할 때 배관의 내경이 변하면 지지부(44)가 힌지핀(42)을 기준으로 벌어지거나 오므려지면서 배관의 내벽에 밀착된 상태로 이동하게 된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 사시도 및 정면도로서, 아래에서 설명되는 사항 이외에는 본 발명의 제1실시예와 동일하다.

즉, 본 발명의 제3실시예에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇은, 소정의 폭과 길이를 갖는 플레이트(52)와, 이 플레이트(52)의 일측면에 설치되는 복수의 구동부(54)와, 상기 플레이트(52)의 측면으로 연장된 지지부(56)에 사선 방향으로 설치되는 보조휠(58)로 이루어진 부재를 플레이트를 서로 마주보도록 서로 대향되는 상태로 배치하고, 플레이트(52)들 사이에는 압축코일스프링으로 이루어진 탄성체(60)가 제공된 구조로 이루어진다.

상기 각각의 구동부(54)는 구동력을 발생하는 구동모터(62)와, 이 구동모터(62)의 구동력을 전달받아 회전 운동하는 구동휠(64)로 이루어지며, 구동모터(62)의 회전축과 구동휠(64)의 회전축에는 통상적으로 동력전달에 사용되는 베벨기어 등이 제공되어 동력전달이 이루어질 수 있도록 되어있다.

상기 각각의 구동부(54)는 2열 모두 각각 구동하도록 이루어지거나, 아니면 어느 일렬은 구동 가능하도록 이루어지고 다른 열은 아이들휠로 이루어질 수 있으며, 이와 같은 이동로봇을 일렬로 복수개를 연결하여 사용할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 제3실시예에 의한 이동로봇을 이용하여 배관 내부를 검사할 때 배관의 내경이 변하면 구동휠(64)이 탄성체(60)를 압축하면서 플레이트(52)들 사이의 간격이 탄력적으로 좁혀지거나 상대적으로 멀어지면서 이동하며 배관 배부를 검사하게 되는데, 이때 이동로봇이 배관의 분기관이나 곡선관 또는 이들이 혼합된 구간을 통과하면서 순간적으로 어느 하나 또는 두 개 이상의 구동휠(64)이 배관 내벽에 접하지 않을 경우 보조휠(58)이 배관의 내벽에 접촉되면서 이동로봇이 안정적으로 배관을 따라서 이동할 수 있도록 하여준다.

상기 본 발명의 제3실시예에서는 각각의 구동부(54)는 구동휠(64)이 각각 구동되도록 이루어져 2개의 열이 각각 구동되도록 이루어지지만, 이에 한정되는 것은 아니고 어느 하나의 열은 구동부가 제공되지 않은 아이들휠로 이루어질 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범 위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇은, 구동휠이 서로 대응되는 방향으로 2열로 배치되므로 종래의 탐색로봇의 구동부가 축방향을 따라서 3열 이상으로 배치되는 것에 비하여 적어도 1열 이상의 구동부가 필요없는 구조이므로 이동로봇의 구조를 간단하게 하면서 제작비용을 최소화 할 수 있다.

또한 검사구간의 관로 내경이 변화하는 구간이나 곡선구간에서도 구동휠이 배관의 내벽에 탄력적으로 밀착되므로 이동로봇의 이동을 원활하게 할 수 있다.

Claims (10)

1. 프레임;

   상기 프레임에 설치되고 무선 또는 케이블을 통하여 배관 외부의 제어부의 제어에 의하여 배관의 내벽을 따라서 이동 가능하도록 형성된 구동부;

   상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 구동부의 구동으로 배관 내부를 따라서 이동하면서 관로 내부를 검사할 수 있도록 이루어진 촬상부;

   를 포함하고, 상기 구동부는 프레임을 중심으로 서로 대응되는 상태로 2열로 배치되는 배관 내부 검사용 이동로봇.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동부는 독립적으로 각각 구동하도록 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 구동부는 어느 일렬은 구동 가능하도록 이루어지고 이와 대응되는 일렬은 아이들휠로 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 구동부들은 항상 탄성체의 외향탄력을 받으며 구동할 수 있도록 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 촬상부 및 구동부들과 연결되어 외부로 영상을 송 신하거나 구동부를 제어하는 케이블은 그 외측에 테프론코팅층이 형성되어 배관의 내벽과 마찰력을 줄일 수 있도록 형성된 배관 내부 검사용 이동로봇.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 이동로봇의 구성부품들이 외부의 물리적인 충격으로부터 보호할 수 있도록 프레임의 양측단에는 가드 플레이트가 설치되고 이들 사이에는 다수의 가드 파이프가 설치되는 배관 내부 검사용 이동로봇.
7. 프레임;

   프레임의 일측에 설치되어 관로 내부의 상태를 촬영하도록 이루어진 촬상부;

   상기 프레임의 외측을 따라서 슬라이드 이동 가능하도록 배치되는 복수의 슬라이더;

   상기 슬라이더와 프레임의 양측단부에 고정 설치되는 지지판 사이에 위치하는 탄성체;

   상기 슬라이더에 각각 대응되는 상태로 그 일측이 힌지 고정되는 복수의 링크부;

   상기 링크부의 타측에 힌지 고정되는 암;

   상기 암의 양단부에 설치되며 배관의 내경이 변화에 따라서 상기 탄성체를 가압하여 배관의 내벽과 밀착되면서 이동 가능하도록 이루어진 복수의 구동부;

   를 포함하는 배관 내부 검사용 이동로봇.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 슬라이더에는 가이드봉이 끼워져 슬라이더의 슬라이드 운동을 항상 일정하고 원활하게 될 있도록 구성된 배관 내부 검사용 이동로봇.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 구동부들은 배관 내부를 따라서 구동할 때 관의 내경이 좁아지거나 넓어져도 각각의 구동부들은 탄성체의 외향탄력에 의하여 탄력적으로 이동하여 항상 배관의 내벽에 밀착될 수 있도록 구성된 배관 내부 검사용 이동로봇.
10. 플레이트;

    상기 플레이트 설치되고 무선 또는 케이블을 통하여 배관 외부로 연결된 제어부의 제어에 의하여 배관의 내벽을 따라서 이동 가능하도록 형성된 구동부;

    상기 플레이트를 서로 마주보도록 서로 대향되는 상태로 배치하고, 이들 플레이트들 사이에는 압축코일스프링으로 이루어진 탄성체가 제공되고, 상기 플레이트의 측면 사선 방향으로 고정된 지지부에는 보조휠이 설치된 배관 내부 검사용 이동로봇.

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