KR20110105743A - 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 자기력을 이용하여 강구조물 상에서 자동으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 이송대차, 상기 이송대차에 장착되어 구동되는 바퀴, 상기 바퀴에 구동력을 제공하는 제1 모터, 및 상기 이송대차에 장착되어 자기력을 발생시키고 상기 자기력의 강약을 조절하여, 상기 바퀴를 대상 강구조물에 밀착시키는 자기력장치를 포함할 수 있다.

Description

자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치 {Apparatus for Movement On Surface of Steel Structure Using Magnetic Force}

본 발명은 표면 이동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기력(磁氣力)을 이용하여 강구조물 상에서 자동으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 강구조물 상에서 자동으로 이동하면서, 필요한 작업을 하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 바퀴를 구비한 이송대차를 일체로 형성하고, 이송대차에 자기력 장치를 구비하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 이송대차를 복수의 프레임으로 형성하고, 프레임을 관절로 연결하여 강구조물에서 효과적으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 이송대차에 곡률조정장치를 적용하여, 곡률을 가지는 강구조물에서 효과적으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

예를 들어 설명하면, 상수도 수원지에서 각 지역 상수도 사업장 사이에는 물을 공급하는 대형 직경(예를 들면, 2m 이상)의 강관이 연결되며, 이 강관은 대체로 비슷한 깊이로 설치되어 지하에 매립되어 있으나, 지형에 따른 높이 차이를 가질 수 있다.

또한, 강관은 내표면의 부식을 방지하기 위하여, 내표면에 도포된 콜타르층을 포함하고 있다. 장시간 사용으로 인하여, 콜타르층은 부분적으로 노후화 및 마모되며, 이로 인하여 강관의 내표면이 부식된다. 강관이 지하에 매립되어 있고 그 위의 지상에, 각종 건물이나 구축물들이 설치됨에 따라 강관의 교체가 어렵다.

따라서 강관의 내표면에 부착된 콜타르층 및 마모된 부분에 형성되는 부식층을 제거하고, 제거된 부분을 보수할 필요성이 제기된다. 그러나, 현실적으로 강관 내부에 사람이 들어가기 작업하기 어려우므로 매설된 상태에서, 강관 내부의 콜타르층 및 부식층을 제거하고 보수하는 장치의 필요성이 제기된다.

또한 매립된 강관은 하중에 의하여 진원에서 벗어난 형상을 유지하므로 내표면의 원주에 대응하는 제거장치를 통하여, 콜타르층 및 부식층을 제거하지 못하며, 제거된 내표면의 보수 작업을 수행하지 못한다.

또한, 대형 선박 건조 및 보수 작업시 작업자의 안전 및 작업 효율에 문제가 발생되고 있다. 내부 탱크 보수 및 세정 작업시, 탱크 내의 유독가스는 가스 중독이나 가스 폭발을 일으켜, 작업자의 안전을 저해하므로 작업자를 대신할 장치의 필요성이 제기된다.

대형 선박의 외곽 도장이나 용접 등의 작업시, 고공 작업 및 외부 환경의 변화에 의하여 작업자는 위험에 노출되고, 작업의 높은 정밀도 및 많은 시간과 노동력이 소요되므로 작업의 효율성이 떨어진다.

또한 수중 용접 작업 및 보수 작업시, 용접 대상에 대한 사전 결함을 정확히 인지하는 방법이 제대로 없고, 전문가에 전적으로 의존하므로 작업의 효율성이 저하되고, 높은 비용이 소요된다.

본 발명의 일 실시예는 자기력을 이용하여 강구조물 상에서 자동으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예는 강구조물 상에서 자동으로 이동하면서, 필요한 작업을 하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예는 바퀴를 구비한 이송대차를 일체로 형성하고, 이송대차에 자기력 장치를 구비하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예는 이송대차를 복수의 프레임으로 형성하고, 프레임을 관절로 연결하여 강구조물에서 효과적으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예는 이송대차에 곡률조정장치를 적용하여, 곡률을 가지는 강구조물에서 효과적으로 이동하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예는 이송대차가 강구조물의 표면에서 수직 및 도립 상태인 경우에도 공구장치를 강구조물의 표면에 효과적으로 밀착시키는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

또한 본 발명의 일 실시예는 자기력이 작용하는 물질로 만들어진 제품, 장치, 구조물, 기계 등을 포함하여 레일이나 도로 형태 등의 강구조물을 통하여 수평, 수직 및 도립 상태에서도 이동하면서 작업할 수 있는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 이송대차, 상기 이송대차에 장착되어 구동되는 바퀴, 상기 바퀴에 구동력을 제공하는 제1 모터, 및 상기 이송대차에 장착되어 자기력을 발생시키고 상기 자기력의 강약을 조절하여, 상기 바퀴를 대상 강구조물에 밀착시키는 자기력장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 이송대차의 양측에 장착되는 제1 아암과 제2 아암, 및 상기 이송대차의 반대측에서 상기 제1 아암과 상기 제2 아암 사이에 장착되는 공구장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 제1 아암과 상기 제2 아암 중 하나에 장착되는 제2 모터를 포함하며, 상기 제2 모터는 벨트로 상기 공구장치에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 제1 아암과 상기 제2 아암 중 적어도 하나와 상기 이송대차를 연결하는 스프링, 및 상기 이송대차의 반대측에서, 상기 제1 아암과 상기 제2 아암의 선단에 장착되어 상기 대상 강구조물을 향하여 돌출되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 모터는, 상기 이송대차에 장착되어, 상기 바퀴가 장착된 구동축에 벨트로 연결될 수 있다.

상기 자기력장치는, 상기 이송대차에 장착되는 제1 자기력장치를 포함하며, 상기 제1 자기력장치는, 상기 이송대차와 상기 대상 강구조물 사이에 제공되며, 복수의 제1 영구자석과 상기 제1 영구자석을 각각 권선하는 제1 코일을 장착하는 패널을 포함하고, 상기 패널을 상기 이송대차에 연결하여 상기 패널의 높이를 조절하는 높이조절볼트를 포함할 수 있다.

상기 높이조절볼트는, 상기 이송대차의 평면에 수직 방향으로 나사 결합으로 장착되고, 상기 패널은, 상기 높이조절볼트의 하단에 볼조인트로 장착될 수 있다.

상기 높이조절볼트는, 상기 이송대차의 중심선 양측에 형성되는 좌측 높이조절볼트와 우측 높이조절볼트를 포함하며, 상기 좌측, 우측 높이조절볼트는, 각각 상기 패널 대향측에 상기 볼조인트로 연결될 수 있다.

상기 자기력장치는, 상기 바퀴에 장착되는 제2 자기력장치를 포함하며, 상기 제2 자기력장치는, 상기 바퀴를 장착하는 구동축에 구비되어 전원을 공급하는 구동축부와, 상기 바퀴에 장착되어 상기 구동축부와 마주하여 상기 구동축부로부터 공급되는 전원을 온/오프하여 부분적으로 자기력을 제거 및 유지하도록 복수의 제2 영구자석과 상기 제2 영구자석을 각각 권선하는 제2 코일을 장착하는 바퀴부를 포함할 수 있다.

상기 구동축부는, 상기 구동축을 회전 가능하게 지지하는 축받침, 상기 축받침의 측면에 장착되는 환형판 부재, 상기 환형판 부재의 내부면에 장착되어 상기 축받침을 지지하는 베어링, 및 상기 환형판 부재의 일측에 장착되고 전원을 공급하는 통전판을 포함할 수 있다.

상기 바퀴부는, 상기 바퀴에 원주 방향을 따라 복수로 형성되는 장착홈, 상기 장착홈에 내장되어 상기 제2 영구자석과 상기 제2 코일을 내장하는 케이싱, 및 상기 제2 코일에 연결되어 상기 케이싱의 측면에 돌출 형성되어 상기 통전판에 선택적으로 접촉되는 접촉자를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 복수의 프레임들을 관절로 연결하여 형성되는 이송대차, 상기 이송대차에서 전방과 후방을 각각 형성하는 프론트 프레임과 리어 프레임에 장착되어 구동되는 바퀴, 상기 바퀴에 구동력을 제공하는 제1 모터, 상기 프레임들 중, 서로 이웃하는 프레임들 사이에 형성되는 상기 관절 부분에 장착되어 상기 관절 부분과 마주하는 대상 강구조물에 밀착되는 캐스터, 및 복수의 상기 프레임들 각각에 장착되어 자기력을 발생시키고 상기 자기력의 강약을 조절하여, 상기 바퀴 및 상기 캐스터를 대상 강구조물에 밀착시키는 자기력장치를 포함할 수 있다.

상기 관절은, 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임을 서로 연결하도록 1개로 형성될 수 있다.

상기 프론트 프레임의 후방 연결부와 리어 프레임의 전방 연결부는, 핀으로 연결되어 상기 관절을 형성할 수 있다.

상기 자기력장치는, 상기 프론트 프레임에 구비되어 마주하는 상기 강구조물의 표면과 마주하는 제1 자기력장치와, 상기 리어 프레임에 구비되어 마주하는 상기 강구조물의 표면과 마주하는 제2 자기력장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임을 연결하는 곡률을 조정하는 곡률조정장치를 더 포함할 수 있다.

상기 곡률조정장치는, 상기 이송대차의 폭 방향 좌우 양측 중 적어도 일측에서 상기 이송대차의 전후 방향으로 장착되는 제1 기둥과 제2 기둥, 상기 제1 기둥과 상기 제2 기둥을 연결하는 수평바아를 포함할 수 있다.

상기 제1 기둥은, 상기 프론트 프레임에 핀으로 장착되어 상하 방향으로 설치되며, 상기 제2 기둥은, 상기 리어 프레임에 핀으로 장착되어 상하 방향으로 설치되며, 상기 수평바아는, 전방과 후방에 각각 형성되는 프론트 장공과 리어 장공을 포함하고, 상기 프론트 장공과 상기 제1 기둥의 상단을 제1 볼트로 연결하고, 상기 리어 장공과 상기 제2 기둥의 상단을 제2 볼트로 연결할 수 있다.

상기 이송대차는, 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 제공되는 센터 프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 관절은, 상기 프론트 프레임과 상기 센터 프레임을 서로 연결하고, 상기 센터 프레임과 상기 리어 프레임을 서로 연결하도록 2개로 형성될 수 있다.

상기 프론트 프레임의 후방 연결부와 상기 센터 프레임의 전방 연결부는 핀으로 연결되어 상기 관절 중 하나를 형성하고, 상기 센터 프레임의 후방 연결부와 상기 리어 프레임의 전방 연결부는 핀으로 연결되어 상기 관절 중 나머지 하나를 형성할 수 있다.

상기 자기력장치는, 상기 프론트 프레임에 구비되어 마주하는 상기 강구조물의 표면과 마주하는 제1 자기력장치, 상기 센터 프레임에 구비되어 마주하는 상기 강구조물의 표면과 마주하는 제2 자기력장치, 및 상기 리어 프레임에 구비되어 마주하는 상기 강구조물의 표면과 마주하는 제3 자기력장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 프론트 프레임과 상기 센터 프레임 및 상기 리어 프레임을 연결하는 곡률을 조정하는 곡률조정장치를 더 포함할 수 있다.

상기 곡률조정장치는, 상기 이송대차의 폭 방향 좌우 양측 중 적어도 일측에서 상기 이송대차의 전후 방향으로 장착되는 제1 기둥, 제2 기둥 및 제3 기둥, 상기 제1 기둥, 상기 제2 기둥 및 상기 제3 기둥을 연결하는 수평바아를 포함할 수 있다.

상기 제1 기둥은, 상기 프론트 프레임에 핀으로 장착되어 상하 방향으로 설치되며, 상기 제2 기둥은, 상기 센터 프레임에 핀으로 장착되어 상하 방향으로 설치되고, 상단에 수직 장공을 형성하며, 상기 제3 기둥은, 상기 리어 프레임에 핀으로 장착되어 상하 방향으로 설치되며, 상기 수평바아는, 전방과 후방에 각각 형성되는 프론트 장공과 리어 장공을 포함하고, 상기 프론트 장공과 상기 제1 기둥의 상단을 제1 볼트로 연결하며, 상기 수평바아의 중앙과 상기 수직 장공을 제2 볼트로 연결하고, 상기 리어 장공과 상기 제3 기둥의 상단을 제3 볼트로 연결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 복수의 프레임들을 관절로 연결하여 형성되는 이송대차, 상기 이송대차에서 전방과 후방을 각각 형성하는 프론트 프레임과 리어 프레임에 장착되어 구동되는 바퀴, 상기 바퀴에 구동력을 제공하는 제1 모터, 상기 프레임들 중, 서로 이웃하는 프레임들 사이에 형성되는 상기 관절 부분에 장착되어 상기 관절 부분과 마주하는 대상 강구조물에 밀착되는 캐스터, 복수의 상기 프레임들 중 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 배치되는 프레임들 각각에 장착되어 자기력을 발생시키고 상기 자기력의 강약을 조절하여, 상기 바퀴 및 상기 캐스터를 대상 강구조물에 밀착시키는 자기력장치, 상기 프레임들 상에서 상기 프레임들의 연결 방향을 따라 배치되는 길이 방향 부재, 및 상기 길이 방향 부재와 복수의 상기 프레임들 사이 각각에 배치되어, 상기 길이 방향 부재와 상기 프레임들 각각을 연결하는 복수의 수직 방향 부재들을 포함할 수 있다.

상기 수직 방향 부재는 길이 조절 가능한 유압 또는 공압 실린더로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 프레임에 피벗으로 장착되는 아암을 포함하며, 서로 마주하는 상기 아암과 상기 프레임을 서로 연결하는 아암 가압 실린더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 프레임들 상에 길이 방향으로 배치되는 모터 가압 부재를 포함하며, 상기 모터 가압 부재는, 일단으로 상기 제1 모터에 연결되고, 중앙 부분으로 상기 제1 모터가 장착되는 프레임의 인접 프레임에 피벗으로 연결되며, 다른 일단으로 상기 제1 모터의 반대측 프레임에 장착된 모터 가압 실린더에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치는, 복수의 프레임들을 관절로 연결하여 형성되는 이송대차, 상기 이송대차에서 전방과 후방을 각각 형성하는 프론트 프레임과 리어 프레임에 장착되는 제1, 제2 스프로킷, 상기 제1, 제2 스프로킷 중 하나에 구동력을 제공하는 제1 모터, 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이의 프레임들에 각각 형성되는 실린더, 상기 실린더에 장착되어 대상 강구조물을 향하는 지지 스프로킷, 상기 제1, 제2 스프로킷과 상기 지지 스프로킷에 걸려서 폐곡선을 형성하여 상기 대상 강구조물에 밀착되는 궤도부재, 및 복수의 상기 프레임들 각각에 장착되어 자기력을 발생시키고 상기 자기력의 강약을 조절하여, 상기 궤도부재를 상기 대상 강구조물에 밀착시키는 자기력장치를 포함할 수 있다.

상기 실린더는 유압실린더 또는 쇽업소버로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 강구조물 표면 이동 장치는, 대상 강구조물의 표면 상태에 따른 굴곡을 흡수하도록 복수로 형성되어 서로 연결되고, 외곽 끝의 연결선이 폐곡선을 형성하는 굴곡부재들, 상기 굴곡부재들의 굴곡에 따른 길이 변화를 흡수하도록 상기 굴곡부재들 중 적어도 2개의 굴곡부재에 연결되는 연결부재, 상기 굴곡부재들의 외곽을 따라 배치되어 상기 굴곡부재들의 굴곡에 대응하도록 연결되며 각각의 자기력을 단속하도록 형성되는 접촉단속부재들, 상기 접촉단속부재들에 결합되어 구동력을 제공하는 구동 스프로킷, 및 상기 구동 스프로킷의 반대측에서 상기 접촉단속부재들의 이동을 안내하는 피동 스프로킷을 포함할 수 있다.

상기 굴곡부재들은, 핀으로 연결되고, 상기 핀을 중심으로 선회되어 굴곡되도록 중앙 폭보다 양단 폭을 더 작게 형성될 수 있다.

상기 굴곡부재들은, 최전방과 최후방에 배치되어 상기 접촉단속부재들의 진행방향을 전환하도록 부채꼴 상태로 형성되는 전방 굴곡부재와 후방 굴곡부재를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부재는, 상기 2개의 굴곡부재들 중 일 굴곡부재에 축으로 지지되고, 다른 굴곡부재에 축으로 지지되며 축 지지부를 슬롯홀로 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 강구조물 표면 이동 장치는, 상기 굴곡부재들 중 적어 일 굴곡부재는 상기 접촉단속부재들의 자기력을 온시키는 온 제어부재를 구비하고, 다른 굴곡부재는 상기 접촉단속부재들의 자기력을 오프시키는 오프 제어부재를 구비하며, 상기 접촉단속부재들은, 상기 온 제어부재와 상기 오프 제어부재에 의하여 제어되도록 하우징에 내장된 영구자석을 회전시키는 레버를 포함할 수 있다.

상기 굴곡부재는 상기 접촉단속부재 대향 측에 가이드 홈을 형성하고, 상기 접촉단속부재는, 상기 가이드 홈에 장착되는 롤과, 상기 롤을 상기 하우징에 연결하는 행거부재를 포함할 수 있다.

상기 하우징은 상기 온 제어부재에 의하여 상기 영구자석이 자기력을 발생할 때, 상기 영구자석과 상기 구조물 대상물 표면 사이에 간격을 설정할 수 있다.

상기 하우징은 상기 영구자석의 회전을 안내 지지하는 돌출부를 형성하고, 상기 영구자석은 상기 돌출부에 대응하는 회전홈을 형성할 수 있다.

상기 하우징은 상기 구동 스프로킷과 결합되는 결합홈을 형성할 수 있다.

상기 굴곡부재들은, 서로 마주하여 양측에 배치되는 제1 굴곡부재들과 제2 굴곡부재들을 포함하며, 상기 연결부재는 서로 마주하는 상기 제1 굴곡부재들 중 하나와 상기 제2 굴곡부재들 중 하나를 서로 연결하여 크로스부재를 포함하고, 상기 접촉단속부재들은 상기 제1 굴곡부재들 측에 제공되는 제1 접촉단속부재들과 상기 제2 굴곡부재들 측에 제공되는 제2 접촉단속부재들을 포함할 수 있다.

상기 연결부재들은, 상기 제1 굴곡부재들에 연결되는 제1 연결부재와 상기 제2 굴곡부재들에 연결되는 제2 연결부재를 포함할 수 있다.

상기 구동 스프로킷은, 상기 제1 접촉단속부재에 구동력을 제공하는 제1 구동 스프로킷과, 상기 제2 접촉단속부재에 구동력을 제공하는 제2 구동 스프로킷을 포함할 수 있다.

상기 제1 구동 스프로킷은 제1 구동모터에 연결되고, 상기 제2 구동 스프로킷은 제2 구동모터에 연결될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이송대차에 자기력장치 및 바퀴를 구비하여, 자기력장치와 강구조물 사이에 자기력에 의한 인력을 작용시키면서 바퀴를 구동시켜, 강구조물 상에서 자동으로 이동 가능하게 하는 효과가 있다.

이송대차에 공구장치를 장착하여 구동하므로, 강구조물 상에서 이송대차의 이동과 함께, 필요한 작업을 가능케 하는 효과가 있다.

이송대차를 복수의 프레임으로 형성하고, 프레임을 관절로 연결하며 또한 곡률조정장치를 구비하므로 강구조물의 곡률을 따라 이송대차를 안정적으로 이동시키는 효과가 있다.

이송대차의 프레임에 장착된 아암을 아암 가압 실린더로 가압하므로 이송대차가 강구조물의 표면에서 도립 상태인 경우에도 공구장치를 강구조물의 표면에 효과적으로 밀착시키는 효과가 있다.

굴곡부재들, 연결부재, 접촉단속부재들, 구동 및 피동 스프로킷을 구비하므로 대상 강구조물의 표면 상태에 따라 굴곡을 흡수하면서 이동하게 하는 효과가 있다.

접촉단속부재들이 대상 강구조물의 표면에 마찰되면서 동시에 자기력으로 부착되었다가 분리되므로 보다 자연스러운 이동을 가능하게 하는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이다.
도2는 도1의 A-A선에 따른 단면도이다.
도3은 도2의 B-B선에 따른 단면도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 단면도이다.
도5는 바퀴에 구비된 자기력장치의 분해 사시도이다.
도6은 도5 자기력장치의 작용 상태도이다.
도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이다.
도8은 도7의 이송대차의 사시도이다.
도9는 프론트 프레임의 앞 바퀴에 내장된 환형 영구자석 및 코일에 의해 이송대차의 진행방향이 전환되는 것을 나타내는 작동 상태도이다.
도10은 도7의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치가 강관의 내주면에 원주방향을 따라 배치된 상태를 나타내는 측면도이다.
도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이다.
도12는 도11의 이송대차의 사시도이다.
도13은 프론트 프레임의 앞 바퀴에 내장된 환형 영구자석 및 코일에 의해 이송대차의 진행방향이 전환되는 것을 나타내는 작동 상태도이다.
도14는 도11의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 앞부분을 확대한 상세 사시도이다.
도15는 도11의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치가 강관의 내주면에 원주방향을 따라 배치된 상태를 나타내는 측면도이다.
도16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이다.
도17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 평면도이다.
도18은 도17의 측면도이다.
도19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 평면도이다.
도20은 도19의 측면도이다.
도21은 도19에서 연결부재, 크로스부재, 구동 스프로킷 및 피동 스프로킷의 결합 사시도이다.
도22는 도20의 ⅩⅩⅡ에서 접촉단속부재의 배면도이다.
도23은 도22의 접촉단속부재의 종단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이고, 도2는 도1의 A-A선에 따른 단면도이다.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치(이하에서, "표면 이동 장치"라 한다)(1)는 베이스를 형성하는 이송대차(10), 자기력을 발생시키는 자기력장치, 예를 들면, 제1 자기력장치(20)와 제2 자기력장치(40), 및 이송대차(10)를 이동시키는 바퀴(30)를 포함한다.

표면 이동 장치(1)는 바퀴(30)를 구동하는 제1 모터(71)와 공구장치(60)를 구동하는 제2 모터(75)를 포함하며, 공구장치(60)를 장착하기 위하여 구비되는 제1 아암(50)과 제2 아암(55)을 더 포함한다.

제1 아암(50)과 제2 아암(55)은 서로 대칭 구조로 형성되어 이송대차(10)의 양측에 각각 제공되어 선회 작동 가능하도록 이송대차(10)에 피벗(10a)으로 장착된다.

공구장치(60)는 이송대차(10)의 반대측에서 제1, 제2 아암(50, 55) 사이에 배치되어, 제1, 제2 아암(50, 55)의 끝에 장착된다. 공구장치(60)는 작업의 종류에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 기본적으로 회전 구조를 적용하여 장착된다.

예를 들면, 공구장치(60)는 청소(cleaning), 용접(welding), 절단(cutting), 블라스팅(blasting), 드릴링(drilling), 또는 도장(painting) 등의 작업을 위한 공구장치로 형성될 수 있다. 또한 공구장치(60)는 작업자의 직접 접근이 어려운 곳에서 작업자에 의하여 원격 제어되는 매니퓰레이터(manipulator)로 형성되어 로봇과 같이 일반적인 작업을 할 수 있고, 각종 측정 장치를 부착하여 실시간으로 작업 상황을 모니터링 하면서 피드백 제어할 수 있다.

제1 모터(71)는 이송대차(10)에 장착되고 벨트(72)를 통하여, 바퀴(30)가 장착되는 구동축(81)에 연결되어, 회전 동력을 바퀴(30)로 전달한다. 즉 제1 모터(71)의 회전 동력은 바퀴(30)를 전진 또는 후진으로 구동하는데 사용된다.

제2 모터(75)는 제1 아암(50)에 장착되어 벨트(76)를 통하여 공구장치(60)에 연결되어, 회전 동력을 공구장치(60)에 전달한다. 즉 제2 모터(75)의 회전 동력은 공구장치(60)를 구동하는데 사용된다. 제2 모터는 제2 아암(55)에 장착되어 공구장치(60)를 회전시키도록 연결될 수 있다(미도시).

표면 이동 장치(1)는 제1, 제2 아암(50, 55)의 선단에 각각 구비되는 스토퍼(80)와, 제1 아암(50)과 이송대차(10)를 연결하는 스프링(90)을 더 포함할 수 있다.

스토퍼(80)는 제1, 제2 아암(50, 55)의 각 선단에 장착되어 강구조물(G)에 대하여, 제1, 제2 아암(50, 55)을 지지함으로써, 공구장치(60)와 강구조물(G) 사이의 간격을 기설정된 크기로 유지시킬 수 있다. 따라서 스토퍼(80)는 공구장치(60)와 강구조물(G)의 표면의 과도한 밀착을 방지한다.

스프링(90)은 제1 아암(50)을 이송대차(10) 측으로 당김으로써, 제1 아암(50)이 피벗(10a)을 중심으로 지나치게 선회되는 것을 방지하여, 제1 아암(50)의 선회 각도를 제한한다. 스프링은 제2 아암과 이송대차를 연결하여, 제2 아암의 선회 각도를 제한할 수도 있다(미도시). 또한 스프링(90)은 작업 중, 강구조물(G)로부터 공구장치(60)의 튀어 오름을 방지한다.

제1, 제2 아암(50, 55)은 일측 선단이 공구장치(60)에 각각 연결되고 다른 일측 선단이 이송대차(10)에 각각 연결되므로, 스프링(90)이 제1, 제2 아암(50, 55) 중 어느 측에 연결되거나, 양측 모두에 연결되어도 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

즉 스프링(90)의 인력과 이에 저항하는 스토퍼(80)의 지지력의 상호 작용에 의하여, 제1, 제2 아암(50, 55) 및 공구장치(60)는 강구조물(G)에 대하여 기설정된 위치 관계를 유지할 수 있다.

자기력 장치, 즉 예시된 제1, 제2 자기력 장치(20, 40)는 자기력을 발생시켜, 표면 이동 장치(1)가 강구조물(G)과 인력을 유지하면서, 강구조물(G) 상에서 이동할 수 있게 한다. 예를 들면, 제1 자기력 장치(20)는 이송대차(10)의 장착되고, 제2 자기력 장치(40)는 바퀴(30)에 구비될 수 있다.

더 구체적으로 보면, 제1 자기력 장치(20)는 이송대차(10)의 중앙에 배치되어 이송대차(10)의 평면에 대하여 수직하는 방향으로 승강하면서 선택적으로 자기력을 발생/제거하는 구조로 장착되어, 강구조물(G)과 인력을 형성 및 인력의 강약을 조절하여 이송대차(10)에 구비되는 바퀴(30)가 강구조물(G)에 밀착되게 하며, 또한 바퀴(30) 및 이송대차(10)의 진행 방향을 변환시킨다.

제2 자기력 장치(40)는 바퀴(30)의 회전에 따라 선택적으로 자기력을 발생/제거하는 구조로 장착되어, 강구조물(G)과 선택적으로 인력을 형성 및 인력을 제거하여, 바퀴(30)의 구동력에 추가 구동력을 가하며, 또한, 바퀴(30)의 헛도는 현상을 방지하고, 강구조물(G)의 불규칙한 표면에서 인력을 유지하여 표면으로부터 이탈되지 않게 한다.

도2를 참조하면，제l 자기력장치(20)는 이송대차(10)에 수직으로 관통 설치되는 높이조절볼트(21), 이송대차(10)의 하부에서 높이조절볼트(21)에 연결되는 패널(24), 및 패널(24)에 장착되는 영구자석(25)을 포함한다.

높이조절볼트(21)는 나선부(22)를 형성하여 이송대차(10)의 체결구멍(11)에 나사 결합되어 이송대차(10)에 대하여 패널(24)의 높이를 조절, 즉 패널(24)과 강구조물(G) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다.

높이조절볼트(21)는 끝에 볼조인트부(23)를 형성하여 패널(24)에 형성된 장착부(23a)에 결합되어, 나선부(22)의 회전에도 불구하고 패널(24)과의 연결 구조를 형성 및 유지할 수 있다.

패널(24)은 복수의 영구자석들(25)을 구비하며, 각 영구자석(25)은 코일(미도시)로 감겨져 있다. 영구자석들(25)은 패널(24)과 마주하는 강구조물(G)과의 사이에서 인력을 발생시키며, 코일은 전원의 인가에 따라 영구자석(25)에서 발생되는 자기력을 제거한다.

즉 영구자석들(25)은 패널(24), 높이조절볼트(21)를 통하여 이송대차(10)를 강구조물(G)에 밀착시키는 힘을 발생시켜서, 표면 이동 장치(1)를 강구조물(G)에 고정시키므로 필요한 작업을 가능하게 한다. 코일은 영구사석(25)의 자기력을 일시적으로 제거하여 영구자석(25)과 강구조물(G) 사이의 인력을 약화 또는 제거시켜, 강구조물(G) 상에서 표면 이동 장치(1)의 이동을 용이하게 한다.

도3은 도2의 B-B선에 따른 단면도이다. 도3을 참조하면, 제1 자기력 장치(20)에서 높이조절볼트(21)는 이송대차(10)의 중심선(X) 양측에 형성되며, 예를 들면, 좌측에 제공되는 좌측 높이조절볼트(21a)와 우측에 제공되는 우측 높이조절볼트(21b)를 포함한다.

좌측 높이조절볼트(21a)와 우측 높이조절볼트(21b)는 체결구멍(11)과 각각 결합되어 이송대차(10)의 하방에서 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다. 따라서 패널(24)은 좌측 또는 우측으로 경사지게 배치된다. 예를 들면, 패널(24)의 좌측단이 우측단보다 강구조물(G)에 가깝게 배치되거나，패널(24)의 우측단이 좌측단보다 강구조물(G)에 더 가깝게 배치될 수 있다.

도3을 참조하여 설명하면, 좌측 높이조절볼트(21a) 보다 우측 높이조절볼트(21b)가 패널(24)의 하방으로 더 돌출되는 경우, 패널(24)의 우측단이 좌측단보다 강구조물(G)에 더 가깝게 위치한다.

따라서 패널(24) 우측단과 강구조물(G) 사이에 형성되는 자기력에 의한 인력이 좌측단과 강구조물(G) 사이에 형성되는 자기력에 의한 인력보다 더 강하게 되고, 이송대차(10)에서 우즉 바퀴(30a)의 마찰력이 좌측 바퀴(30b)의 마찰력보다 더 크게 된다. 따라서 마찰력이 큰 우측 바퀴(30a)는 느리게 진행되고, 마찰력이 작은 좌측 바퀴(30b)는 상대적으로 빠르게 진행된다.

결국, 양측 바퀴(30a, 30b)를 구동하는 회전 동력이 동일한 경우, 표면 이동 장치(1)는 강구조물(G), 예를 들면, 강관의 내부 표면에서 앞으로 진행하면서, 마찰력의 차이로 인하여, 좌측에서 우측으로 치우쳐서 진행하게 되고, 이로 인하여 바퀴(30)의 궤적은 나선형을 형성하게 된다.

즉 표면 이동 장치(1)는 강관의 일측에서 작업을 시작하고 강관 내부의 전 범위를 경유하면서 작업을 수행할 수 있다. 또한, 좌측 높이조절볼트(21a)와 우측 높이조절볼트(21b)의 돌출 길이를 반대로 형성하는 경우, 표면 이동 장치(1)는 진행하면서 반대 방향으로 치우치는 나선형 궤적을 형성하게 된다.

도4는 본 발명의 제2 실시예 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 단면도이다.

도4를 참조하여, 제1 실시예와 다른 부분에 대하여 설명하면, 제2 실시예의표면 이동 장치(2)에서, 이송대차(210)는 양측에 우측단 장착부(12)와 좌측단 장착부(13)를 구비한다. 바퀴(30)는 휠하우징(31c, 31d)으로 덮인다. 휠하우징(31c, 31d)과 우, 좌측단 장착부(12, 13)은 수직축(32c, 32d)과 스프링(33c, 33d)를 개재하여 서로 연결된다.

수직축(32c, 32d)은 일측을 휠하우징(31c, 31d)에 장착되고 다른 일측을 우측단 장착부(12)와 좌측단 장착부(13)에 각각 장착하여, 연결 구조를 형성한다. 스프링(33c, 33d)은 수직축(32c, 32d)의 외주에 제공되며, 또한 휠하우징(31c, 31d)과 우, 좌측단 장착부(12, 13) 사이 각각에 개재되어, 탄성적으로 지지한다.

스프링(33c, 33d)으로 지지된 상태에서, 좌, 우측단 높이조절볼트(21a, 21b)를 조절하여, 우측 높이조절볼트(21b)가 좌측 높이조절볼트(21a)보다 패널(24)의 하방으로 더 돌출되는 경우, 패널(24)에서 우측단이 좌측단보다 강구조물(G)에 더 가깝게 배치될 수 있다.

이때, 패널(24)에서 우측단의 자기력에 의한 인력이 좌측단의 자기력에 의한 인력보다 강구조물(G)에 더 강하게 작용하게 되고, 우측의 스프링(33c)이 압축되면서, 이송대차(l0)가 우측으로 기울어진다.

*결국, 양측 바퀴(30c, 30d)를 구동하는 회전 동력이 동일한 경우, 표면 이동 장치(2)는 강구조물(G), 예를 들면, 강관의 내부 표면에서 앞으로 진행하면서, 이송대차(10)의 기울기를 따라, 좌측에서 우측으로 치우쳐서 진행하게 되고, 이로 인하여 나선형 궤적을 형성하게 된다.

도4 제2 실시예의 표면 이동 장치(2)는 스프링(33c, 33d)에서 이송대차(10)의 기울기를 상당 부분 흡수하므로 도3 제1 실시예의 표면 이동 장치(1)에 비하여 보다 조밀한 나선 진행을 가능하게 한다.

도5는 바퀴에 구비된 자기력장치의 분해 사시도이다. 도3 및 도5를 참조하면, 제2 자기력장치(40)는 바퀴(30)와 이에 접촉되는 강구조물(G) 사이에서 자기력에 의한 인력을 형성하여, 바퀴(30)의 헛도는 현상을 방지하며, 바퀴(30)의 구동력을 추가로 제공한다. 따라서 바퀴(30)는 제1 모터(71)를 통하여 구동력을 기본적으로 공급받으면서, 제2 자기력장치(40)에 의하여 구동력을 더 공급받는다.

예를 들면, 제2 자기력장치(40)는 구동축(81)에 고정 형성되어 전원을 공급하는 구동축부(51)와 바퀴부(52)를 포함한다. 바퀴부(52)는 구동축부(51)와 마주하는 바퀴(30)에 형성되고, 바퀴(30)의 회전에 따라 구동축부(51)와 전기적 연결이 온/오프 된다.

구동축부(51)에서, 축받침(15)은 구동축(81)을 회전 가능하게 지지하고, 환형판 부재(41)는 축받침(15)의 측면에 장착된다. 베어링(42)은 환형판 부재(41)의 내부면에 장착되어 축받침(15)을 통하여 이송대차(10)에 고정된 환형판 부재(41)의 설치에도 불구하고, 구동축(81)의 원활한 회전을 가능하게 한다. 통전판(43)은 호상으로 형성되어 환형판 부재(41)의 일측에 장착되며, 외부 전원(미도시)에 연결되어, 바퀴부(52)로 전원을 공급할 수 있는 상태를 유지한다.

바퀴부(52)에서, 바퀴(30)는 복수의 장착홈(35)을 형성하고, 케이싱(44)은 장착홈(35)에 장착된다. 영구자석(46)은 코일(45)로 권선되어 케이싱(44)에 내장된다. 접촉자(47)는 케이싱(44)의 측면에 돌출 형성되어 통전판(43)을 향하며, 코일(45)에 전기적으로 연결된다.

도6은 도5 자기력장치의 작용 상태도이다. 도6을 참조하면，제1 모터(71)의 구동으로 바퀴(30)는 화살표(38) 방향으로 회전 구동된다. 이때, 제2 자기력장치(40)를 보면, 바퀴(30)에 구비된 복수의 케이싱들(44) 중 강구조물(G)에 밀착된 케이싱(44a)의 접촉자(47a)는 통전판(43)과 분리된 상태에서 전환되어 접촉 상태를 형성한다.

따라서 케이싱(44a)의 영구자석(46)에 권선된 코일(46)에 전원이 인가되고, 이로 인하여 영구자석(46)의 자기력이 제거된다. 케이싱(44a)의 앞에 배치된 다른 케이싱(44b)의 접촉자(47b)는 통전판(43)과 분리된 상태를 유지하므로 케이싱(44b)의 영구자석은 자기력을 유지하여 강구조물(G)과 인력을 형성하고 잇다. 따라서 바퀴(30)는 화살표(38) 방향으로 회전하면서 화살표(37) 방향으로 진행한다.

이와 동시에, 강구조물(G)과 인력 작용하는 케이싱(44a)의 후방에 배치된 케이싱(44c)의 접촉자(47c)는 통전판(43)에 접촉된 상태를 유지하여 케이싱(44c)의 코일에 전원이 인가되는 상태를 유지하므로 영구자석의 자기력이 제거되어, 영구자석은 강구조물(G)과 인력을 형성하지 못한다.

이와 같이 제2 자기력장치(40)는 바퀴(30)의 앞 부분에서 자기력을 형성하고 뒤부분에서 자기력을 제거하므로 바퀴(30)의 헛도는 현상을 방지하면서, 바퀴(30)의 진행을 보조하고, 또한, 강구조물(G)이 강관인 경우, 진원이 아닌 변형된 강관의 곡면으로부터 이탈되지 않고 바퀴(30)의 구동을 가능하게 한다.

다시 도1 및 도2를 참조하여 일례를 들면, 공구장치(60)는 강관의 내주면에 부착된 스케일을 제거할 수 있는 원통형 회전커터 또는 원통형 체인커터, 스케일 제거 후 강관의 내주면을 닦아낼 수 있는 원통형 브러쉬，브러싱 작업 후, 강관의 내주면에 블라스팅 효과를 주기 위한 원통형 타격장치를 포함한다.

도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이고, 도8은 도7의 이송대차의 사시도이다. 제1, 제2의 실시예에 따른 표면 이동 장치(1, 2)에 비하여, 제3 실시예의 표면 이동 장치(3)는 강구조물(G)의 곡면에 보다 효과적으로 대응하면서 이동할 수 있도록 형성된다.

예를 들면, 제3 실시예의 표면 이동 장치(3)는 이송대차(310)를 복수의 프레임들, 2개의 프레임들로 형성하고, 이 프레임들을 관절로 연결한다. 따라서 이송대차(310)는 강구조물(G)의 곡면에 대응하여 굴곡 및 변형될 수 있다.

제3 실시예에서는 제1 및 제2 실시예와 비교하여 서로 다른 부분에 대하여 설명하고, 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명을 생략한다.

예시된 도7 및 도8을 참조하면, 이송대차(310)는 앞부분을 형성하는 프론트 프레임(320)과 뒷부분을 형성하는 리어 프레임(330)을 포함하며, 프론트 프레임(320)의 후방 연결부(321)과 리어 프레임(330)의 전방 연결부(331)를 핀(311)으로 서로 연결하여 형성된다.

제3 실시예의 표면 이동 장치(3)는 이송대차(310)를 복수의 프레임, 예를 들면, 2개의 프론트 프레임(320)과 리어 프레임(330)으로 형성하므로 자기력장치도 복수로, 예를 들면, 2개로 형성된다. 자기력장치는 각 프레임에 구비되어, 각 프레임과 강구조물(G) 사이에 자기력 및 인력을 형성한다.

예를 들면, 자기력장치는 프론트 프레임(320)에 구비되는 제1 자기력장치(341)과 리어 프레임(330)에 구비되는 제2 자기력장치(343)을 포함한다. 제1, 제2 자기력장치(341, 343)은 제1 실시예의 제1 자기력장치(20)와 동일하게 형성될 수 있으므로 이 구성에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

다만, 제1 자기력장치(341)는 프론트 프레임(320)과 이에 마주하는 강구조물(G)의 표면 사이에서 자기력 및 인력을 형성하고, 제2 자기력장치(343)는 리어 프레임(330)과 이에 마주하는 강구조물(G)의 표면 사이에서 자기력 및 인력을 형성한다.

제1 아암(361)과 제2 아암(362)은 이송대차(310)의 양측에 각각 피벗(310a)으로 선회 가능하게 장착되어, 이송대차(310)의 앞부분으로 뻗어 있다.

공구장치(350)는 제1 아암(361)과 제2 아암(362)의 전방 끝단 사이에 제공되어 회전 가능하게 장착된다. 일례를 들면, 도1에 예시된 바와 같이, 공구장치(350)는 프론트 프레임(320)의 전방에서 강구조물(G)의 표면에 부착된 스케일을 제거하는 원통형 회전커터(351)로 형성될 수 있다.

이송대차(310)는 곡률을 가지는 강구조물(G)의 표면에 효과적으로 대응하여 이동할 수 있도록 곡률조정장치(370)를 더 구비한다. 즉 곡률조정장치(370)는 강구조물(G)의 곡률에 대응하도록 프론트 프레임(320)과 리어 프레임(330)의 곡률을 조정 및 결정한다.

바퀴(322, 323, 332, 333)는 이송대차(310)에 장착되어 이송대차(310)의 이동을 가능하게 한다. 예를 들면, 앞 바퀴(322, 323)는 프론트 프레임(320)에 장착되어 프론트 프레임(320)을 지지하고, 뒤 바퀴(332, 333)은 리어 프레임(330)에 장착되어 리어 프레임(330)을 지지하면서 구동력을 전달한다.

제1 모터(390)는 리어 프레임(330)에 장착되어, 리어 프레임(330)에 장착된 뒤 바퀴(332, 333)로 전진 또는 후진 구동력을 전달한다. 제1 모터(390)에서 뒤 바퀴(332, 333)로 구동력을 전달하는 구성은 벨트 전달, 체인 전달, 및 기어 전달과 같이 다양하게 형성될 수 있으며, 여기서는 도면으로 일례(벨트(391))만 예시하고 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이송대차(310)는 프론트 프레임(320)의 후방 연결부(321)과 리어 프레임(330)의 전방 연결부(331)을 핀(311)으로 연결하여 관절을 형성하므로, 관절 부분에 구비되는 캐스터(380)를 포함한다.

캐스터(380)는 이송대차(310)의 관절 부분에 마주하는 강구조물(G)의 표면에 접촉 지지되어, 관절 부분과 강구조물(G)의 표면 사이의 거리를 일정하게 유지시킨다. 따라서 이송대차(310) 전체에서 균일한 자기력 및 인력이 형성될 수 있으며, 이송대차(310)가 강구조물(G)에 부착되는 현상이 방지된다.

캐스터(380)는 관절 부분을 균일하게 지지하도록, 프론트 프레임(320)의 후방 연결부(321)과 리어 프레임(330)의 전방 연결부(331)에 각각 형성될 수 있다. 또한 후방 연결부(321) 및 전방 연결부(331) 각각에서 이송대차(310)의 폭 방향 양쪽에 배치될 수 있다.

따라서 이송대차(10)는 프론트 프레임(320)의 앞 바퀴(322, 323), 리어 프레임(330)의 뒤 바퀴(332, 333) 및 복수의 캐스터(380)에 의하여, 강구조물(G)의 표면에 안정적으로 지지된다.

프론트 프레임(320)의 앞 바퀴(322, 323)는 환형 영구자석(미도시)과, 환형 영구자석에 권선된 코일(미도시)를 내장하고 있다. 제1 실시예는 바퀴(30)의 장착홈(35)에 세그먼트형 영구자석(45)과 영구자석에 권선된 코일(46)을 내장한 구조를 예시하고 있다.

따라서 제3 실시예는 영구자석을 세그먼트형에서 환형으로 전환하고, 이 환형 영구자석에 코일을 권선하여 앞 바퀴(322, 323)에 장착하는 구성을 적용하므로, 환형 영구자석과 권선 코일 및 이들이 앞 바퀴(322, 323)에 장착되는 구성에 대한 설명을 생략한다.

앞 바퀴(322, 323)의 각각에 구비되는 환형 영구자석과 코일은 이송대차(310)의 진행 방향을 변환시키기 위하여 앞 바퀴(322, 323) 각각과 이에 접하는 강구조물(G) 사이에서 서로 다른 크기 자기력 및 인력을 가질 수 있게 한다.

즉, 앞 바퀴(322, 323)의 각 환형 영구자석에 권선된 코일에 인가되는 전원의 주파수를 서로 다르게 제어함으로써 자기력 및 인력의 크기가 서로 다르게 된다. 이러한 차이로 인하여, 앞 바퀴(322, 323)는 진행 방향에서 좌측 또는 우측으로 방향 전환된다.

예를 들면, 앞 바퀴(322, 323) 중, 좌측 바퀴(322)의 환형 영구자석에 권선된 코일에 10Hz 주파수의 전원을 공급하고, 우측 바퀴(323)의 환형 영구자석에 권선된 코일에 60Hz 주파수의 전원을 공급하면，고주파수의 우측 바퀴(323)에 비하여, 저주파수의 좌측 바퀴(322)에서 더 강한 자기력 및 인력이 형성된다. 따라서 이송대차(310)는 직선의 진행 방향에서 자기력 및 인력이 강한 쪽으로, 즉 도9에 도시된 대각선 방향(즉 좌측 방향) 점선(316)으로 전환되어 진행된다.

좌측 바퀴(322)와 우측 바퀴(323) 각각의 환형 영구자석에 권선된 코일에 인가되는 전원의 주파수를 60Hz 및 10Hz로, 즉 반대로 제어하면, 이송대차(310)는 직선의 진행 방향에서 우측 방향으로 전환되어 진행된다(미도시).

좌측 바퀴(322)와 우측 바퀴(323) 각각의 환형 영구자석에 권선된 코일에 인가되는 전원의 주파수를 동일 수준에서 10Hz 및 60Hz로 제어하고, 이어서 반대로 60Hz 및 10Hz로 제어한 후, 전원의 주파수를 동일하게 제어하면, 이송대차(310)는 도3에 도시된 점선과 같이, 직선, 좌측 및 직선으로 방향 전환하면서 진행된다.

더 나아가, 좌측 바퀴(322)와 우측 바퀴(323) 각각의 환형 영구자석에 권선된 코일에 인가되는 전원의 주파수 차이를 50Hz보다 더 크게 제어하면, 이송대차(310)는 방향 전환이 더 크게 이루어져 직선 방향에 대하여 강관의 내주면에서 도9에 도시된 상태보다 더 미세한 나선형으로 진행할 수 있다.

한편, 앞 바퀴(322, 323)에 구비되는 환형 영구자석 및 코일은 이송대차(310)의 방향 전환을 위한 일 실시예이며, 다양한 구성으로 대체될 수 있다. 일례를 들면, 좌, 우측 바퀴을 독립된 축들에 장착하고, 이 축들에 독립적으로 모터를 연결하여 제어하면, 이송대차(310)의 방향 전환이 가능하다(미도시).

도10은 도7의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치가 강관의 내주면에 원주방향을 따라 배치된 상태를 나타내는 측면도이다. 도10을 참조하여, 원통형 회전커터(351)를 예로 들어, 공구장치(350)에 대하여 설명한다.

원통형 회전커터(351)는 샤프트(352)에 장착되어 샤프트(352)와 일체로 회전하며, 샤프트(352)는 제1 아암(361) 및 제2 아암(362)의 끝단 사이에 제공되어 회전 가능하게 장착된다.

제2 모터(353)는 제1 아암(361)에 장착되어 원통형 회전커터(351)의 회전 구동을 가능하게 한다. 제1 모터(390)에서와 같이, 제2 모터(353)에서 원통형 회전커터(351)로 구동력을 전달하는 구성은 벨트 전달, 체인 전달, 및 기어 전달과 같이 다양하게 형성될 수 있으며, 여기서는 도면으로 일례(벨트(354))만 예시하고 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

집진커버(356)는 강구조물(G) 표면의 반대측에서 원통형 회전커터(351)를 커버하는 구조로 형성되며, 샤프트(352)의 회전을 방해하지 않는 구조로 샤프트(352)의 양단에 장착된다.

회전 브러시 장치(357)는 원통형 회전커터(351)의 후방에서 집진커버(56)에 회전 가능하게 장착된다. 회전 브러시 장치(357)는 벨트(358)로 제2 모터(353)에 연결되어, 회전 구동력을 전달받는다.

제1 모터(390)의 구동으로 이송대차(310)가 이동하면서, 제2 모터(353)의 구동으로 회전 브러시 장치(357)와 원통형 회전커터(351)가 같이 구동된다. 따라서 이동하면서 원통형 회전커터(351)는 강구조물(G) 예를 들면, 도9의 강관의 내표면에 부착되는 스케일을 제거하고, 또한 회전 브러시 장치(357)는 스케일이 제거된 내표면을 브러싱한다.

이때, 집진커버(356)는 원통형 회전커터(351)와 회전 브러시 장치(357)에 의하여 비산되는 분진을 포집하며, 포집된 분진은 집진커버(356)에 연결되는 흡입관(359)을 통하여 배출될 수 있다.

다시 도7을 참조하면, 받침대(365)는 제1, 제2 아암(361, 362)을 가로질러 덮으면서 이송대차(310) 즉, 프론트 프레임(320)에 장착된다. 또한 스프링(368, 369)은 각각 제1, 제2 아암(361, 362)에 일단으로 연결되고, 프론트 프레임(320)에 타단으로 연결된다.

피벗(310a)으로 리어 프레임(330)에 장착된 제1, 제2 아암(361, 362)은 받침대(365)에 의하여 강구조물(G)로부터 멀어지는 방향으로의 젖혀지는 범위가 제한되고, 스프링(368, 369)의 인장력을 받아서 원통형 회전커터(351) 및 회전 브러시 장치(357)를 강구조물(G)의 표면에 밀착시킨다.

또한 스프링(368, 369)은 제1, 제2 아암(361, 362)에 당기는 힘을 작용시키므로 원통형 회전커터(351)가 강구조물(G), 예를 들면, 강관의 상부 내주면에서 위치할 때에도, 원통형 회전커터(351)를 강관의 상부 내주면에 더욱 밀착시켜, 원활한 작업을 가능하게 한다.

받침대(365)는 제1, 제2 아암(361, 362)의 맞은편에 방진고무(366, 367)을 각각 구비할 수 있다. 방진고무(366, 367)은 제1, 제2 아암(361, 362)이 젖혀져 받침대(365)에 부딪히는 경우, 발생되는 충격 및 진동을 흡수한다.

다시 도1 및 도7을 참조하면, 곡률조정장치(370)는 이송대차(310)의 폭 방향 좌우 양측에 장착되며, 예를 들면, 각 측에서 전후로 장착되는 제1, 제2 기둥(371, 373), 제1, 제2 기둥(371, 373)을 연결하는 수평바아(375)를 포함한다.

제1 기둥(371)은 프론트 프레임(320)의 측면에 핀(371a)으로 장착되어 대체로 상하 방향으로 설치된다. 제2 기둥(373)은 리어 프레임(330)의 측면에 핀(373a)로 장착되어 대체로 상하 방향으로 설치된다. 따라서 제1, 제2 기둥(371, 373)의 가상의 연장선은 강구조물(G) 내표면의 오목 또는 볼록 곡률에 따라 이송대차(310)의 상방 또는 하방에서 교차점을 형성한다.

제1 기둥(371)은 수평바아(375)의 프론트 장공(376)에 연결되며, 제1 볼트(372)가 제1 기둥(371)의 상단을 프론트 장공(376)에 연결한다. 제2 기둥부(373)는 수평바아(375)의 리어 장공(377)에 연결되며, 제2 볼트(374)가 제2 기둥(373)의 상단을 리어 장공(377)에 연결한다.

곡률조정장치(70)는 강구조물(G)의, 예를 들면 오목 곡률을 가지는 강관의 내표면에 대응하여, 이송대차(310)의 프론트 프레임(320)과 리어 프레임(330)을 굴곡시키며, 이때, 제1 볼트(372)가 프론트 장공(376)에서 뒤로 이동되고，제2 볼트(374)가 리어 장공(377)에서 앞으로 이동된다.

이후, 강구조물(G)의 곡률에 대응하면, 제1 볼트(372)와 제2 볼트(374)를 견고히 조임으로써, 프론트 프레임(320)과 리어 프레임(330)의 굴곡이 고정된다. 이송대차(310)는 강관의 내표면을 따라 진행할 수 있는 상태로 형성된다.

따라서 이송대차(310)에 장착된 제1, 제2 자기력장치(341, 343)는 강구조물(G), 즉 강관의 내주면에 최대한 접근하여 배치되면서, 이송대차(310) 진행시, 강관의 내주면에 부착되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 강구조물(G) 즉 강관의 내표면은 불균일한 곡률을 가질 수 있으며, 이 경우에도 곡률조정장치(70)는 적용될 수 있다. 이를 위하여, 제1, 제2 볼트(372, 374)는 상호 연결 상태를 유지하면서 프론트, 리어 장공(376, 377)에서 이동될 수 있는 상태를 유지할 필요가 있다.

이때, 강구조물(G)의 곡률에 따라 제1 볼트(372)가 프론트 장공(376)에서 앞뒤로 자동 이동되고，제2 볼트(374)가 리어 장공(377)에서 앞뒤로 자동 이동된다. 보다 원활한 작동을 위하여, 제1, 제2 볼트(372, 374)는 핀, 또 롤로 대체될 수 있다(미도시).

도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이고, 도12는 도11의 이송대차의 사시도이다.

제3 실시예에서, 이송대차(310)는 프론트, 리어 프레임(320, 330) 2개로 형성하고, 이에 대응하도록 다른 구성을 형성한다. 이에 비하여, 제4 실시예에서, 이송대차(4100)는 프론트, 센터, 리어 프레임(4110, 4120, 4130) 3개로 형성하고, 이에 대응하도록 다른 구성을 형성한다. 즉 제4 실시예는 이송대차(4100)를 형성함에 있어서, 프레임을 3개 이상으로 형성할 수 있는 최소의 구성을 보여 준다.

예시된 도11 및 도12를 참조하면, 이송대차(4100)는 앞부분을 형성하는 프론트 프레임(4410)과 뒷부분을 형성하는 리어 프레임(4430) 및 이들 사이를 형성하는 센터 프레임(4420)을 포함한다. 또한 이송대차(4100)는 프론트 프레임(4110)의 후방 연결부(4111)와 센터 프레임(4120)의 전방 연결부(4121)를 핀(4141)으로 서로 연결하고, 또한, 센터 프레임(4120)의 후방 연결부(4122)와 리어 프레임(4130)의 전방 연결부(4131)를 핀(4142으로 서로 연결되어 형성된다.

제4 실시예의 표면 이동 장치(4)는 이송대차(4100)를 3개의 프레임, 예를 들면, 프론트 프레임(4410)과 리어 프레임(4430) 및 센터 프레임(4420)으로 형성하므로 자기력장치도 3개로 형성한다. 자기력장치는 각 프레임에 구비되어, 각 프레임과 강구조물(G) 사이에 자기력 및 인력을 형성한다.

예를 들면, 자기력장치는 프론트 프레임(4110)에 구비되는 제1 자기력장치(4115)와 센터 프레임(4120)에 구비되는 제2 자기력장치(4215) 및 리어 프레임(4130)에 구비되는 제3 자기력장치(4315)을 포함한다. 제1, 제2, 제3 자기력장치(4110, 4120, 4130)는 제1 실시예의 제1 자기력장치(20)와 동일하게 형성될 수 있으므로 이 구성에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

즉 제1 자기력장치(4115)는 프론트 프레임(4110)과 이에 마주하는 강구조물(G)의 표면 사이에서 자기력 및 인력을 형성한다. 제2 자기력장치(4215)는 센터 프레임(4120)과 마주하는 강구조물(G)의 표면 사이에서 자기력 및 인력을 형성한다. 제3 자기력장치(4315)는 리어 프레임(4130)과 이에 마주하는 강구조물(G)의 표면 사이에서 자기력 및 인력을 형성한다.

제1 아암(4301)과 제2 아암(4302)은 이송대차(4100)의 양측에 각각 피벗(4310a)으로 선회 가능하게 장착되어, 이송대차(4100)의 앞부분으로 뻗어 있다. 공구장치(4200)는, 제3 실시예에서 공구장치(350)가 제1, 제2 아암(361, 362)에 장착되는 구조와 동일한 구조로 장착될 수 있다.

이송대차(4100)에 구비되는 곡률조정장치(4400)는 강구조물(G)의 곡률에 대응하도록 프론트, 센터, 리어 프레임(4110, 4120, 4130)의 곡률을 조정 및 결정한다.

바퀴(117, 137)는 이송대차(4100)에 장착되어 이송대차(4100)의 이동을 가능하게 한다. 예를 들면, 앞 바퀴(117a, 117b)는 프론트 프레임(4110)에 장착되어 프론트 프레임(4110)을 지지하고, 뒤 바퀴(137)은 리어 프레임(4130)에 장착되어 리어 프레임(4130)을 지지하면서 구동력을 전달한다.

제1 모터(4140)는 리어 프레임(4130)에 장착되어, 리어 프레임(4130)에 장착된 뒤 바퀴(4137)로 구동력을 전달한다. 제1 모터(4140)에서 뒤 바퀴(4137)로 구동력을 전달하는 구성은 벨트 전달, 체인 전달, 및 기어 전달과 같이 다양하게 형성될 수 있으며, 여기서는 도면으로 일례(벨트(4391))만 예시하고 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

캐스터(4127)는 이송대차(4100)의 관절 부분에 마주하는 강구조물(G)의 표면에 접촉 지지되어, 관절 부분과 강구조물(G)의 표면 사이의 거리를 일정하게 유지시킨다. 따라서 이송대차(4100) 전체에서 균일한 자기력 및 인력이 형성될 수 있으며, 관절의 개수가 증가하는 경우에도, 이송대차(4100)가 강구조물(G)에 부착되는 현상이 방지된다.

캐스터(4127)는 관절 부분을 균일하게 지지하도록, 프론트 프레임(4110)의 후방 연결부(4111)과 센터 프레임(4120)의 전방 연결부(4121)와 후방 연결부(4122) 및 리어 프레임(4130)의 전방 연결부(4131)에 각각 형성될 수 있다. 또한 프론트 프레임(4110)의 후방 연결부(4111) 및 센터 프레임(4120)의 전방 연결부(4121)와 후방 연결부(4122) 및 리어 프레임(4130)의 전방 연결부(4131) 각각에서 이송대차(4100)의 폭 방향 양쪽에 배치될 수 있다.

따라서 이송대차(4100)는 프론트 프레임(4110)의 앞 바퀴(4117), 리어 프레임(4130)의 뒤 바퀴(4137) 및 복수의 캐스터(4127)에 의하여, 강구조물(G)의 표면에 안정적으로 지지된다.

프론트 프레임(4110)의 앞 바퀴(4117)는 내부에 제3 실시예의 앞 바퀴(322, 323)와 동일한 구조로 형성되어, 도13에 도시된 바와 같이 동일하게 작용하므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

도14는 도11의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 앞부분을 확대한 상세 사시도이고, 도15는 도11의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치가 강관의 내주면에 원주방향을 따라 배치된 상태를 나타내는 측면도이다.

도14 및 도15를 참조하면, 원통형 회전커터(4201)를 예로 들어, 공구장치(4200)에 대하여 설명한다. 원통형 회전커터(4201)는 제3 실시예에서와 같이, 샤프트(4220)에 장착되어 샤프트(4220)와 일체로 회전하며, 샤프트(4220)는 제1 아암(4301) 및 제2 아암(4302)의 끝단 사이에 제공되어 회전 가능하게 장착된다.

제2 모터(4230)는 제1 아암(4301)에 장착되어, 원통형 회전커터(4201)의 회전 구동을 가능하게 한다. 제1 모터(4140)에서와 같이, 제2 모터(4320)에서 원통형 회전커터(4201)로 구동력을 전달하는 구성은 벨트 전달, 체인 전달, 및 기어 전달과 같이 다양하게 형성될 수 있으며, 여기서는 도면으로 일례(벨트(4231))만 예시하고 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

집진커버(4240)는 강구조물(G) 표면의 반대측에서 원통형 회전커터(4201)를 커버하는 구조로 형성되며, 샤프트(4220)의 회전을 방해하지 않는 구조로 샤프트(4220)의 양단에 장착된다.

회전 브러시 장치(4250)는 원통형 회전커터(351)의 후방에서 집진커버(4240)에 회전 가능하게 장착된다. 회전 브러시 장치(4250)는 벨트(4232)로 제2 모터(4230)에 연결되어, 회전 구동력을 전달받는다.

제1 모터(4140) 구동의 이송대차(4100)가 이동하면서, 제2 모터(4230) 구동으로 회전 브러시 장치(4250)와 원통형 회전커터(4201)가 같이 구동된다. 따라서 이동하면서 원통형 회전커터(4201)는 강구조물(G)의, 예를 들면, 도15의 강관의 내표면에 부착되는 스케일을 제거하며, 또한 회전 브러시 장치(4250)는 스케일이 제거된 내표면을 브러싱한다.

이때, 집진커버(4240)는 원통형 회전커터(4201)와 회전 브러시 장치(4250)에 의하여 비산되는 분진을 포집하며, 포집된 분진은 집진커버(4240)에 연결되는 흡입관(4245)를 통하여 배출될 수 있다.

도11 및 도15를 참조하면, 곡률조정장치(4400)는 이송대차(4100)의 좌우 양측에 장착되며, 각 측에서, 전후로 장착되는 제1, 제2, 제3 기둥(4410, 4420, 4430) 및 이들을 연결하는 수평바아(4440)을 포함한다.

제1 기둥(4410)은 프론트 프레임(4110)의 측면에 핀(4410a)으로 장착되어 대체로 상하 방향으로 설치되고, 제2 기둥(4420)은 센터 프레임(4120)의 측면에 핀(4420a)으로 장착되어 대체로 상하 방향으로 설치되며, 제3 기둥(4430)은 리어 프레임(4130)의 측면에 핀(4430a)으로 장착되어 대체로 상하 방향으로 설치된다. 제1, 제2, 제3 기둥(4410, 4420, 4430)의 가상의 연장선은 강구조물(G) 내표면의 오목 또는 볼록 곡률에 따라 이송대차(4100)의 상방 또는 하방에서 교차점을 형성한다.

제1 기둥(4410)은 수평바아(4440)의 프론트 장공(4441)에 연결되며, 제1 볼트(4411)가 제1 기둥(4410)의 상단을 프론트 장공(4441)에 연결한다. 제2 기둥(4420)은 수평바아(4440)의 중앙에 제2 볼트(4442)로 연결되며, 제2 볼트(4442)가 제2 기둥(4420)의 상단에 형성된 수직 장공(4421)을 수평바아(4440)에 연결한다. 제3 기둥(4430)은 수평바아(4440)의 리어 장공(4443)에 연결되며, 제3 볼트(4431)가 제3 기둥(4430)의 상단을 리어 장공(4443)에 연결한다.

곡률조정장치(4400)는 강구조물(G)의, 예를 들면, 오목 곡률을 가지는 강관의 내표면에 대응하여, 이송대차(4100)의 프론트 프레임(4110), 센터 프레임(4120) 및 리어 프레임(4130)을 굴곡시키며, 이때, 제1 볼트(4411)가 프론트 장공(4441)에서 뒤로 이동되고， 제3 볼트(4431)가 리어 장공(4443)에서 앞으로 이동되며, 수평바아(4440)가 상승되는 만큼 제2 볼트(4442)가 제2 기둥(4420)의 수직 장공(4421)을 따라 상승된다.

이후, 강구조물(G)의 곡률에 대응하면, 제1 볼트(4411)와 제2 볼트(4442) 및 제3 볼트(4431)를 견고히 조임으로써, 프론트 프레임(4110)과 센터 프레임(4120) 및 리어 프레임(4130)의 굴곡이 고정된다. 이송대차(4100)는 강관의 내표면을 따라 진행할 수 있는 상태로 형성된다.

따라서 이송대차(4100)에 장착된 제1, 제2, 제3 자기력장치(4115, 4215, 4315)는 강구조물(G), 즉 강관의 내주면에 최대한 접근하여 배치되면서, 이송대차(4100) 진행시, 강관의 내주면에 부착되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 강구조물(G) 즉 강관의 내표면은 불균일한 곡률을 가질 수 있으며, 이 경우에도 곡률조정장치(4400)는 적용될 수 있다. 이를 위하여, 제1, 제2, 제3 볼트(4411, 4421, 4431)는 상호 연결 상태를 유지하면서 프론트, 수직, 리어 장공(4441, 4421, 4431)에서 이동될 수 있는 상태를 유지할 필요가 있다.

이때, 강구조물(G)의 곡률에 따라 제1 볼트(4411)가 프론트 장공(4441)에서 앞뒤로 자동 이동되고，제2 볼트(4421)가 수직 장공(4421)에서 상하로 자동 이동되며, 제3 보트(4431)가 리어 장공(4431)에서 앞뒤로 자동 이동된다. 보다 원활한 작동을 위하여, 제1, 제2, 제3 볼트(4411, 4421, 4431)는 핀, 또 롤로 대체될 수 있다(미도시).

도16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 사시도이다. 도16을 참조하면, 제5 실시예의 표면 이동 장치(5)는 제4 실시예의 표면 이동 장치(4)에 비하여, 이송대차(5100)의 관절, 즉 프레임의 개수를 더 많이 구비하여 형성된다.

제5 실시예의 표면 이동 장치(5)에서, 이송대차(5100)는 프레임의 개수가 증가됨에 따라, 프론트 프레임(5110)과 리어 프레임(5130)에는 앞, 뒤 바퀴(5117, 5137)를 구비하고, 자기력장치를 구비하지 않는다.

자기력장치는 프론트 프레임(5110)과 리어 프레임(5130) 사이의 프레임들(5120)에 구비된다. 예를 들면, 자기력장치는 제1, 제2, 제3 자기력장치(5125, 5225, 5325)로 형성되어 이송대차(5100)의 프레임들 중 가운데 3개의 프레임(5120)에 각각 구비된다.

제1, 제2, 제3 자기력장치(5125, 5225, 5325)는 서로 동일한 구조로 형성되며, 일측에 형성되는 손잡이(5125a, 5225a, 5325a)를 선회 조작하면 자기력을 발생하여 강구조물(G) 사이에 인력이 작용하거나, 손잡이(5125a, 5225a, 5325a)를 반대로 조작하면 자기력을 제거하여 인력이 작용하지 않는 상태를 형성한다. 이와 같은 제1, 제2, 제3 자기력장치(5125, 5225, 5325)는 공지의 마그네틱 제품으로 적용될 수 있다.

캐스터(5127)는 이송대차(5310)의 관절 부분, 프레임들(5110, 5120, 5130) 사이에 마주하는 강구조물(G)의 표면에 접촉 지지되어, 관절 부분과 강구조물(G)의 표면 사이의 거리를 일정하게 유지시킨다.

제4 실시예의 표면 이동 장치(4)는 곡률조정장치(4400)를 구비하는데, 제5 실시예의 표면 이동 장치(5)는 길이 방향 부재(5420)와 수직 방향 부재들(5410)을 구비한다.

길이 방향 부재(5420)는 이송대차(5100) 상에서 길이 방향으로 배치되어, 이송대차(5100)를 형성하는 프레임(5110, 5120, 5130)을 다시 하나로 연결한다. 수직 방향 부재들(5410)은 서로 마주하는 위치에서 길이 방향 부재(5420)를 프레임들(5110, 5120, 5130)에 각각 연결한다.

강구조물(G)의 곡률에 대응하여 효과적으로 변형될 수 있도록 수직 방향 부재들(5410)은 복수의 프레임들(5110, 5120, 5130) 및 길이 방향 부재(5420)에 피벗으로 연결될 수 있다. 수직 방향 부재(5410)는 길이 조절 가능하도록 유압 또는 공압 실린더로 형성될 수 있다.

제5 실시예의 표면 이동 장치(5)에서, 아암(5302)은 이송대차(5100)에서 사이 프레임들(5120)에 피벗(5310a)으로 장착된다. 제5 실시예의 표면 이동 장치(5)는 아암 가압 실린더(5310)를 구비하며, 아암 가압 실린더(5310)는 서로 마주하는 아암(5302)과 프레임(5120)을 서로 연결한다.

아암 가압 실린더(5310)는 아암(5302)을 프레임(5120) 쪽으로 가압하여 앞 바퀴(5117)를 강구조물(G)의 표면에 밀착시키고, 또한 작업 도중, 아암(5302)이 강구조물(G)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

제5 실시예의 표면 이동 장치(5)는 모터 가압 부재(5510)와 모터 가압 실린더(5520)을 더 포함한다. 모터 가압 부재(5510)는 이송대차(5100) 상에 길이 방향으로 배치되어, 일단으로 제1 모터(5140)에 연결되고, 중앙 부분으로 제1 모터(5140)가 장착되는 프레임(5130)의 인접 프레임(5120)에 피벗으로 연결되며, 다른 일단으로 제1 모터(5140)의 반대측 프레임(5120)에 장착된 모터 가압 실린더(522)에 연결된다.

따라서 모터 가압 실린더(522)의 작동에 따라, 모터 가압 부재(5510)의 지렛대 작용으로 제1 모터(5140)를 가압하고, 제1 모터(5140)가 장착된 리어 프레임(5130) 및 뒤 바퀴(5137)를 가압하여 뒤 바퀴(5137)를 강구조물(G)의 표면에 밀착시킨다. 제1 모터(5140)가 뒤 바퀴(5137)로 동력을 전달하는 구조는 이전 실시예들에서 설명하였고, 동일하게 적용될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명을 생략한다.

스토퍼(5080)는 공구장치(5200)의 후방 아암(5302)에 장착되어, 아암(5302)에 장착된 공구장치(5200)가 강구조물(G)의 표면에 과밀착되는 것을 방지한다.

한편, 본 발명의 실시예들의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치(1, 2, 3, 4, 5)는 예를 든, 강관의 내표면뿐만 아니라 불규칙한 면을 형성하는, 선박 및 저장용기의 내표면 및 외표면, 교량의 트러스 구조를 형성하는 빔과 같은 강구조물에 적용될 수 있다.

실시예들의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치(1, 2, 3, 4, 5)는 강관의 내표면의 스케일 제거뿐만 아니라 강구조물의 용접, 절단, 블라스팅, 드릴링 및 도장 작업을 수행할 수 있다.

실시예들의 자기력장치에 적용되는 영구자석들(25, 46)은 전자석으로 대체될 수 있고, 이 경우, 자기력을 제거하기 위한 코일(45)은 필요하지 않고, 전자석을 온/오프시키는 구조가 필요하게 된다.

바퀴(30, 322, 323, 4117, 5117) 및 캐스터(380, 4127, 5127)는 적어도 외주면을 탄성체(예를 들면, 고무)로 형성되어, 자기력장치의 자기력에 따라 변형되며 또는 강한 마찰력을 가지면서 강구조물에 견고하게 밀착될 수 있게 한다.

이송대차(10, 210, 310, 4100, 5100)는 대상 구조물의 곡물을 따라 대응할 수 있고, 또는 일정한 곡률이 부분적으로 불규칙한 곡률을 형성하는 경우에도 효과적으로 대응할 수 있도록 프레임의 개수를 예시된 3개보다 더 많을 구조로 형성될 수 있다.

실시예의 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치(1, 2, 3, 4, 5)는 이송대차(10, 210, 310, 4100, 5100)에 비전 장치(미도시)를 더 구비하여, 이송대차(10, 210, 310, 4100, 5100)의 진행방향을 제어할 수도 있으며, 작업 환경이 지상에 한정되지 않고, 별도의 방수 구조를 적용하여 수중 작업에 적용될 수 있다.

도17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 평면도이고, 도18은 도17의 측면도이다.

제6 실시예는 이송대차(6100)를 구동하는 구성에 특징을 가지며, 여기서 설명되지 않는 부분은 제1 내지 제5 실시예의 구성으로 적용될 수 있다. 따라서 여기서 제1 내지 제5 실시예의 구성이 동일하게 적용되는 부분에 대한 설명을 생략한다.

제6 실시예의 이동 장치(6)에서, 이송대차(6100)는 복수의 프레임들(6110, 6120, 6130), 예를 들면, 프론트 프레임(6110)과 리어 프레임(6130) 및 이들 사이에 하나 이상으로 구비되는 프레임(6120)을 포함한다. 프레임들(6110, 6120, 6130)이 관절 구조로 연결되므로, 이송대차(6100)는 대상 강구조물(G)의 곡률에 대응하면서 이동할 수 있다.

본 실시예의 이동 장치(6)는 이송대차(6100)의 이동을 위하여, 제1 내지 제5실시예들에서 사용되었던 바퀴를 사용하지 않고, 무한궤도(caterpillar)를 적용한다. 따라서 이동 장치(6)는 복수의 스프로킷들(6117, 6127, 6137), 예를 들면, 제1, 제2 스프로킷(6117, 6137)과 이들 사이에 배치되는 지지 스프로킷들(6127), 실린더들(6217) 및 궤도부재(6317)를 포함한다.

제1, 제2 스프로킷(6117, 6127)은 프론트 프레임(6110)과 리어 프레임(6130)에 각각 장착되며, 둘 중 하나는 제1 모터(미도시)로 구동되어, 이송대차(6100)에 구동력을 제공한다.

실린더들(6217)은 프론트 프레임(6110)과 리어 프레임(6130) 사이의 프레임들(6120) 각각에 장착되어 대상 강구조물(G)을 향한다. 실린더들(6217)은 유압실린더 또는 쇽업소버로 형성될 수 있다. 지지 스프로킷들(6127)은 실린더들(6217) 각각에 장착되어 대상 강구조물(G)을 더 향한다.

궤도부재(6317)는 폐곡선을 형성하여 제1, 제2 스프로킷(6117, 6137)과 지지 스프로킷(6127)에 걸려서 대상 강구조물(G)에 직접 밀착된다. 즉 이동 장치(6)는 궤도부재(6317)를 통하여 대상 강구조물(G)에 놓인다.

제1, 제2 스프로킷(6117, 6127) 중 하나의 구동에 따라 궤도부재(6317)는 대상 강구조물(G)에 밀착되면서 진행한다. 이때, 실린더(6217)는 팽창력을 가지므로 실린더(6217)에 장착된 지지 스프로킷들(6127)은 궤도부재(6317)를 지지하여 궤도부재(6317)를 대상 강구조물(G)에 밀착시킨다. 따라서 궤도부재(6317)과 대상 강구조물(G) 사이의 마찰력이 증대되고, 이동 장치(6)는 보다 원활한 진행을 하게 된다.

제6 실시예의 이동 장치(6)는 무한궤도를 적용하므로 곡률조정장치와 바퀴를 적용한 제1 내지 제5 실시예의 이동 장치(1, 2, 3, 4, 5)에서의 바퀴와 대상 강구조물(G) 사이의 마찰력보다 궤도부재(6317)와 대상 강구조물(G) 사이의 마찰력을 더 증대시켜, 보다 원활한 이동을 가능하게 한다.

지금까지는 바퀴 및 궤도부재의 구조가 표면이 넓은 대상 강구조물일 경우를 설명하였지만, 대상 강구조물의 폭이 좁은 영역, 레일 형태일 경우에는 레일에 적합한 바퀴의 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 바퀴 및 궤도부재는 직선 상의 레일의 상면과 측면을 감싸는 구조로 형성될 수 있다(미도시).

도19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치의 평면도이고, 도20은 도19의 측면도이다.

도19 및 도20을 참조하면, 제7 실시예의 이동 장치(7)는 제1 내지 제6 실시예에 개시된 공구장치들(60)을 선택적으로 적용할 수 있다. 따라서 여기서는 공구장치들(60) 및 이에 수반되는 구성에 대한 설명을 생략하고, 대상 강구조물(G)의 표면에서 이동을 더 원활하게 하는 구성에 대하여 설명한다.

제7 실시예의 이동 장치(7)는 제6 실시예의 무한궤도를 더 개량한 것으로, 무한궤도와 대상 강구조물(G)의 표면 사이에 구동 마찰력을 증대시키면서 또한 무한궤도에서 자기력을 직접 형성할 수 있도록 구성된다.

즉 제6 실시예의 이동 장치(6)는 궤도부재(6317)와 자기력장치(미도시)를 각각 별도로 구비함으로써, 궤도부재(6317)와 대상 강구조물(G) 사이에서 마찰력을 증대시키는 구성을 가진다.

이에 비하여, 제7 실시예의 이동장치(7)는 제6 실시예의 궤도부재(6317)에 대응하는 구성과 자기력장치에 대응하는 구성을 결합함으로써, 마찰력을 증대시킴과 동시에 이동을 용이하게 하는 구성을 예시한다.

예를 들면, 이동 장치(7)는 굴곡부재들(710), 연결부재(720), 접촉단속부재들(730), 구동 스프로킷(740) 및 피동 스프로킷(750)을 포함한다.

도21은 도19에서 연결부재, 크로스부재, 구동 스프로킷 및 피동 스프로킷의 결합 사시도이다.

이동 장치(7)가 대상 강구조물(G)의 표면을 이동할 때, 굴곡부재들(710)은 대상 강구조물(G)의 표면 상태에 따른 굴곡에도 불구하고 접촉단속부재들(730)과 대상 강구조물(G)의 접촉 면적을 증대시키기 위하여 굴곡을 흡수할 수 있도록 구성된다.

또한 굴곡부재들(710)은 복수로 형성되어 이웃하는 다른 굴곡부재들(710)과 서로 연결되며, 굴곡부재들(710) 외곽 끝의 연결선은 폐곡선을 형성한다.

굴곡부재들(710)은 이동 장치(7)의 길이에 따라 복수로 연결되며, 서로 이웃하는 사이에 핀(711)으로 연결된다. 굴곡부재들(710)은 핀(711)을 중심으로 선회되어 굴곡될 수 있도록 중앙에 설정되는 중앙 폭(W1)보다 양단에 설정되는 양단 폭(W2)을 더 작게 형성한다.

굴곡부재들(710)은 접촉단속부재들(730)의 진행을 지지 및 안내하며, 최전방과 최후방에서는 접촉단속부재들(730)의 진행방향을 전환시킨다. 이를 위하여, 굴곡부재들(710)은 외곽 끝의 연결선이 폐곡선을 형성하도록 최전방과 최후방에 구비되는 전방, 후방 굴곡부재(712, 713)를 더 포함한다.

전방 굴곡부재(712)는 부채꼴 상태로 형성되어 굴곡부재(710)에 핀(711)으로 연결되어 최전방에서 접촉단속부재들(730)의 진행방향을 전환시킨다. 후방 굴곡부재(713)는 부채꼴 상태로 형성되어 굴곡부재들(710)에 핀(711)으로 연결되어 최후방에서 접촉단속부재들(730)의 진행방향을 전환시킨다. 따라서 전방 굴곡부재(712)와 후방 굴곡부재(713)는 서로 대칭 구조로 형성 및 배치된다.

연결부재(720)는 핀(711)으로 연결되는 굴곡부재들(710)을 길이 방향으로 연결하여 구동 스프로킷(740)의 구동을 위한 구성들의 장착을 가능하게 한다. 굴곡부재들(710)은 대상 구조물(G)의 표면에 대응하여 다양한 상태로 굴곡된다. 따라서 연결부재(720)는 굴곡부재들(710)의 굴곡에 따른 전후방의 전체 길이의 변화를 흡수할 수 있도록 구성된다.

예를 들면, 연결부재(720)는 굴곡부재들(710) 중 적어도 2개의 굴곡부재(710)에 연결된다. 이때, 연결부재(720)의 일단은 일측 굴곡부재(710)에 장착되는 축(721)에 지지되고, 다른 일측은 다른 굴곡부재(710)에 장착되는 축(722)에 지지되며, 축 지지부(723)를 슬롯홀로 형성한다.

굴곡부재들(710) 사이의 길이 변화, 즉 양 축들(721, 722) 사이의 거리가 변화하는 경우, 연결부재(720)는 축 지지부(723)인 슬롯홀에서 축(722)을 이동시킴으로써 거리 변화를 흡수한다.

도22는 도20의 ⅩⅩⅡ에서 접촉단속부재의 배면도이고, 도23은 도22의 접촉단속부재의 종단면도이다.

접촉단속부재들(730)은 굴곡부재들(710)의 외곽을 따라 배치되어 굴곡부재들(710)의 굴곡에 대응하도록 이웃하는 접촉단속부재들(730)과 서로 연결되며, 또한 각각에서 자기력을 단속할 수 있도록 형성된다.

예를 들면, 접촉단속부재들(730)은 하우징(731), 하우징(731)에 내장되는 영구자석(732), 및 영구자석(732)을 회전시켜 자기력을 온 또는 오프 제어하는 레버(733)를 포함한다.

다시 도20을 참조하면, 제7 실시예의 이동 장치(7)는 레버(733)를 제어하는 온 제어부재(734)와 오프 제어부재(735)를 더 포함한다. 온 제어부재(734)는 접촉단속부재들(730)이 대상 강구조물(G)의 표면에 접착되기 직전에 접촉단속부재(730)의 레버(733)를 온으로 제어하여 영구자석(732)의 자기력이 대상 강구조물(G)에 표면에 작용하게 한다.

또한 오프 제어부재(735)는 접촉단속부재들(730)이 대상 강구조물(G)의 표면에서 분리되기 직전에 접촉단속부재(730)의 레버(733)으로 오프로 제어하여 영구자석(732)의 자기력이 대상 강구조물(G)에 표면에 작용하지 않게 한다.

편의상, 도20에서는, 이동 장치(7)가 도면의 우측에서 좌측으로 이동하는 상태를 예시하면서, 온 제어부재(734)를 전방 측 굴곡부재(710)에 구비하여 레버(733)를 온 제어하고, 오프 제어부재(735)를 후방 측 굴곡부재(710)에 구비하여 레버(733)를 오프 제어한다. 온 제어부재(734)와 오프 제어부재(735)는 이동 장치(7)의 전진 및 후진 시 서로 반대로 작동한다.

온, 오프 제어부재(734, 735)는 굴곡부재(710)에서 접촉단속부재(730)의 하우징(731) 외부에 돌출된 레버(733)에 대응하도록 하방으로 벋어 있고, 이 상태에서 접촉단속부재(730)가 진행할 때 레버(733)에 저항력을 가한다. 따라서 레버(733)는 온, 오프 제어부재(734, 735)에 의하여 선회되면서 연결된 영구자석(732)를 회전시켜, 자기력을 온 또는 오프 제어한다.

접촉단속부재(730)의 영구자석(732)이 온 되어 자기력을 발생시키며 이의 개수가 많음으로써 이동 장치(7)는 대상 강구조물(G)의 표면에 견고하게 부착된다.

도20 및 도22를 참조하면, 굴곡부재(170, 전방, 후방 굴곡부재(712, 713) 포함)는 접촉단속부재(730)의 대향 측에 가이드 홈(714)를 형성한다. 따라서 접촉단속부재(730)는 가이드 홈(714)에 장착되는 롤(736)과, 롤(736)을 하우징(731)에 연결하는 행거부재(737)를 포함한다.

예를 들면, 가이드 홈(714)은 중심을 향하여 돌출 구조를 형성하고, 롤(736)은 중심을 향하여 오목 구조를 형성하므로, 롤(736)은 가이드 홈(714)에 안정된 구조를 장착된다. 굴곡부재(710)에의 하단 또는 상단에 위치하는 경우에도, 접촉단속부재(730)는 안정된 상태를 유지할 수 있다.

구동 스프로킷(740)은 접촉단속부재들(730)에 결합되어 구동력을 제공한다. 따라서 구동 스프로킷(740)은 축(741)으로 굴곡부재(710)에 회전 가능하게 장착된다. 이때, 구동 스프로킷(740)의 축(741)은 연결부재(720)의 축(721)과 일체로 형성되거나(미도시), 별도로 형성되어 링크(741a)로 연결될 수 있다. 또한 구동 스프로킷(740)의 축(741)은 연결부재(720)에 장착되는 구동모터(742)에 벨트(743)로 연결되어 동력을 전달 받는다.

구동 스프로킷(740)은 접촉단속부재들(730)로 구동력을 전달하며, 이를 위하여 접촉단속부재(730)의 하우징(731)은 구동 스프로킷(740)과 결합되는 결합홈(731a)을 형성한다. 즉 구동 스프로킷(740)의 치는 결합홈(731a)에 결합되어 접촉단속부재(730)에 구동력을 전달한다(도22 및 도23 참조). 결합홈(731a)은 하우징(731)에 설치되는 체인(미도시)으로 대치되어, 하우징(731)의 제작을 용이하게 할 수 있다.

접촉단속부재(730)는 대상 강구조물(G)과의 사이에서 강한 자기력을 형성할 수 있도록 하우징(731)을 통하여 영구자석(732)과 대상 강구조물(G) 사이의 간격(C)을 설정한다(도23 참조).

예를 들면, 하우징(731)은 영구자석(732)의 회전을 안내 지지하는 돌출부(731b)를 형성하고, 영구자석(732)는 돌출부(731b)에 대응하는 회전홈(732a)을 형성한다. 즉 돌출부(731b)는 영구자석(732)의 회전홈(732a)을 지지하여 영구자석(732)의 회전을 유도하면서 영구자석(732)이 대상 강구조물(G)의 표면에 부착되는 것을 방지한다. 돌출부(731b)의 높이를 설정함으로써 영구자석(732)과 대상 강구조물(G)의 표면 사이에 보다 강한 자기력을 형성할 수 있다.

피동 스프로킷(750)은 구동 스프로킷(740)의 반대측에서 접촉단속부재들(730)의 이동을 안내한다. 따라서 피동 스프로킷(750)은 축(751)으로 굴곡부재(710)에 회전 가능하게 장착된다. 피동 스프로킷(750)의 축(751)은 연결부재(720)의 축(722)과 일체로 형성되거나(미도시), 별도로 형성되어 링크(752)로 연결될 수 있다.

연결부재(720)의 축들(721, 722) 사이의 거리가 변화하는 경우, 연결부재(720)는 축 지지부(723)인 슬롯홀에서 축(722)을 이동시켜 거리 변화를 흡수하는 바와 같이, 구동 스프로킷(740)의 축(741)과 피동 스프로킷(750) 축(751) 사이에도 이들 사이의 거리 변화에 대응할 수 있는 구성이 필요하다.

이때, 접촉단속부재들(730)의 연결 유격의 범위 내의 거리 변화는 접촉단속부재들(730)의 유격에서 흡수할 수 있지만, 유격의 범위를 넘는 길이 변화에도 대응할 필요가 있다. 이를 위하여, 피동 스프로킷(750)은 치열을 제거한 원판 가이드로 대치되어 접촉단속부재들(730)과의 사이에서 슬립을 발생시킬 수 있다(미도시).

한편, 제7 실시예의 이동 장치(7)는 보다 안정적인 이동을 위하여, 굴곡부재들(710)이 서로 마주하도록 양측에 배치되는 제1 굴곡부재들(710A)과 제2 굴곡부재들(710B)을 포함할 수 있다.

연결부재들(720)은 제1 굴곡부재들(710A)에 연결되는 제1 연결부재(720A)와, 제2 굴곡부재들(710B)에 연결되는 제2 연결부재(720B)를 포함한다. 또한 연결부재(720)는 서로 마주하는 제1 굴곡부재들(710A) 중 하나와 제2 굴곡부재들(710B) 중 하나를 서로 연결하여 크로스부재(720C)를 더 포함한다.

크로스부재(720C)는 이동 장치(7)의 폭을 설정한다. 또한 크로스부재(720C)는 제1, 제2 연결부재(720A, 720B)와 함께 유동 구조를 가지는 제1, 제2 굴곡부재들(710A, 710B) 상에서 공구장치(미도시) 및 구동장치의 장착을 가능하게 한다. 즉 크로스부재(720C)에는 장착부재(720D)가 더 장착된다.

접촉단속부재들(730)은 제1 굴곡부재들(710A) 측에 제공되는 제1 접촉단속부재들(730A)과, 제2 굴곡부재들(710B) 측에 제공되는 제2 접촉단속부재들(730B)을 포함한다. 제1, 제2 접촉단속부재들(730A, 730B)은 이동 장치(7)를 대상 강구조물(G)의 표면에 더욱 안정적으로 밀착시킨다.

구동 스프로킷(740)은 제1 접촉단속부재(730A)에 구동력을 제공하는 제1 구동 스프로킷(740A)과, 제2 접촉단속부재(730B)에 구동력을 제공하는 제2 구동 스프로킷(740B)을 포함한다.

제1 구동 스프로킷(740A)은 제1 구동모터(742A)에 연결되고, 제2 구동 스프로킷(740B)은 제2 구동모터(742B)에 연결된다. 구동모터(742)가 제1, 제2 구동모터(742A, 742B)로 각각 제공되어 구동 방향 및 구동 속도를 제어함에 따라, 제1 접촉단속부재(730A)와 제2 접촉단속부재(730B)는 동일 방향, 반대 방향 및 동일 방향의 다른 속도로의 진행을 가능하게 한다. 즉 이동 장치(7)의 방향 전환이 용이해진다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (4)

1. 복수의 프레임들을 관절로 연결하여 형성되는 이송대차;
   상기 이송대차에서 전방과 후방을 각각 형성하는 프론트 프레임과 리어 프레임에 장착되어 구동되는 바퀴;
   상기 바퀴에 구동력을 제공하는 제1 모터;
   상기 프레임들 중, 서로 이웃하는 프레임들 사이에 형성되는 상기 관절 부분에 장착되어 상기 관절 부분과 마주하는 대상 강구조물에 밀착되는 캐스터;
   복수의 상기 프레임들 중 상기 프론트 프레임과 상기 리어 프레임 사이에 배치되는 프레임들 각각에 장착되어 자기력을 발생시키고 상기 자기력의 강약을 조절하여, 상기 바퀴 및 상기 캐스터를 대상 강구조물에 밀착시키는 자기력장치;
   상기 프레임들 상에서 상기 프레임들의 연결 방향을 따라 배치되는 길이 방향 부재; 및
   상기 길이 방향 부재와 복수의 상기 프레임들 사이 각각에 배치되어, 상기 길이 방향 부재와 상기 프레임들 각각을 연결하는 복수의 수직 방향 부재들을 포함하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 수직 방향 부재는 길이 조절 가능한 유압 또는 공압 실린더로 형성되는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 프레임에 피벗으로 장착되는 아암을 포함하며,
   서로 마주하는 상기 아암과 상기 프레임을 서로 연결하는 아암 가압 실린더를 더 포함하는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 프레임들 상에 길이 방향으로 배치되는 모터 가압 부재를 포함하며,
   상기 모터 가압 부재는,
   일단으로 상기 제1 모터에 연결되고,
   중앙 부분으로 상기 제1 모터가 장착되는 프레임의 인접 프레임에 피벗으로 연결되며,
   다른 일단으로 상기 제1 모터의 반대측 프레임에 장착된 모터 가압 실린더에 연결되는 자기력을 이용한 강구조물 표면 이동 장치.

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