KR20160134978A - 배관 외부 검사 장치 - Google Patents

배관 외부 검사 장치 Download PDF

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KR20160134978A
KR20160134978A KR1020150067314A KR20150067314A KR20160134978A KR 20160134978 A KR20160134978 A KR 20160134978A KR 1020150067314 A KR1020150067314 A KR 1020150067314A KR 20150067314 A KR20150067314 A KR 20150067314A KR 20160134978 A KR20160134978 A KR 20160134978A
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Abstract

본 발명은 배관 외부 검사 장치에 관한 것으로, 배관(1)의 둘레를 따라 마련되며, 일부가 개방된 환형의 메인프레임(100)과, 상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)에 접하며, 상기 메인프레임(100)을 조향 가능하게 이동시키는 다수의 구동모듈부(200)와, 상기 메인프레임(100)에 고정되어 구동모듈부(200)에 의해 이동할 때 장애물을 파악할 수 있는 장애물센서부(300)와, 상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)을 검사하는 배관검사센서(400)를 포함하며, 상기 구동모듈부(200)는, 상기 메인프레임(100)에 고정설치되는 고정설치부(210)와, 조향을 위한 구동력을 제공하는 조향구동부(220)와, 상기 조향구동부(220)가 고정되며 내측에 조향전달부(240)이 마련되고, 필요에 따라 상기 고정설치부(210)와의 간격이 조정되는 이동블록(230)와, 상기 이동블록(230)에 고정되며 상기 고정설치부(210)의 이동제어블록(211)을 관통하여 상기 이동블록(230)의 이동을 가이드하는 이동가이드(250)와, 상기 조향전달부(240)의 회전력을 전달하는 조향축(270)과, 상기 이동가이드(250)의 타단에 고정되는 판상의 지지부(260)와, 상기 지지부(260)을 관통한 상기 조향축(270)에 연결되어 상기 조향축(270)의 회전에 따라 회전하면서 방향을 전환하며, 자체에 구동력을 이용하여 전환된 방향을 따라 이동하는 이동모듈부(280)로 구성된다.

Description

배관 외부 검사 장치{Inspceting device for pipeline}
본 발명은 배관 외부 검사 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 배관의 외부를 자유롭게 이동하면서 배관의 이상 여부를 검출할 수 있는 배관 외부 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업분야의 배관에서는 가연성, 유독성물질이 흐르는경우가 많아 배관의 파손시 인명 및 재산의 손실이 크게 발생할 수 있으므로 배관의 완벽한 시공이 요구되며, 또한 외부충격, 배관의 노화나 부식으로 인한 배관의 균열이 일어나는 것을 사전 방지하여야 한다. 따라서 주기적인 배관의 교체나 배관의 상태에 따른 교체가 필요하다.
한편 이러한 배관의 교체는 배관이 적용되는 플랜트의 운영을 중지해야 하므로, 배관의 상태에 따른 유지보수가 비용면에서 유리하다.
배관의 유지보수를 위한 검사 중 육안 검사의 경우 배관의 설치장소나 외부 환경 등의 영향으로 안전, 효율 측면에서 한계가 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 배관의 상태를 자동으로 검사하는 기술이 제안되고 있으며, 특히 배관을 이동하는 로봇에 관한 여러 기술이 제안되고 있다.
배관의 상태를 자동으로 검사하기 위한 장치로 배관 이동용 로봇이 개발되고 있다. 배관 이동 로봇에는 크게 배관 내부를 따라 이동하는 In-pipe형 로봇, 배관 외부를 따라 이동하는 Out-pipe형 로봇 두가지로 나눌 수 있다. In-pipe형 로봇은 대부분 배관의 유체흐름을 정지시키거나, 기체를 이송시키는 배관을 위주로 적용되는 한계가 있고, 반면 Out-pipe형 로봇은 배관내 유동 매질의 종류와 관계없이 운영중인 배관을 대상으로 적용할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 배관을 지지하는 배관지지부나 주변 장애물을 회피하여야 하는 기능이 추가되어야 한다.
배관의 외부를 따라 이동하면서 검사를 수행하는 장치의 예로는 등록특허 10-1281255호(배관 외부 검사용 이동 로봇, 2013년 6월 26일 등록)가 있다.
상기 등록특허는 제1모듈과 제2모듈 및 제1모듈과 제2모듈을 연결하는 연결부재를 포함하는 로봇에 관한 것이다.
상기 연결부재는 하나 이상의 관절을 가지며, 제1모듈과 제2모듈 중 하나가 배관에 고정된 상태에서 고정되지 않은 다른 모듈을 배관에서 이격시켜 이동시킬 수 있는 구성이다.
이와 같은 구성에 의하여 배관의 축방향 이동이 가능하며, 이동된 상태에서 배관의 둘레 방향으로 회전하면서 배관의 결함 여부를 측정하게 된다.
그러나 상기와 같은 등록특허의 구성은 제1모듈과 제2모듈로 분할 구성되어야 하고, 제1모듈과 제2모듈을 서로 연결하는 연결부재를 포함하며, 그 연결부재를 작동시키는 구성이 요구되어 구성이 매우 복잡하며, 조종이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
특히 배관의 둘레를 따라 이동하는 수단과 배관의 축방향을 따라 이동하는 수단을 별도로 구성함으로써 구성이 복잡하며, 이동이 매끄럽지 못한 문제점이 있으며, 배관을 고정지지하기 위한 배관홀더 및 배관홀더지지대를 만날 때마다. 일측 모듈을 들어 배관홀더 너머의 배관에 다시 고정시킨 다음 다른 모듈도 배관홀더 너머로 이동시켜야 하기 때문에 축방향의 이동속도 또한 현저하게 감소하여 배관검사에 소요되는 시간을 지연시키는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 축방향의 이동수단과 둘레 방향의 이동수단을 단일화함과 아울러 축방향 이동과 둘레 방향의 이동을 동시에 수행하여 스파이럴 형태의 이동이 가능한 배관 외부 검사 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 배관 외부 검사 장치는, 배관(1)의 외면으로부터 이격된 위치에서 상기 배관(1)의 둘레를 따라 마련되며, 일부가 개방된 환형의 메인프레임(100)과, 상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)에 접하며, 상기 메인프레임(100)을 조향 가능하게 이동시키는 다수의 구동모듈부(200)와, 상기 메인프레임(100)에 고정되어 구동모듈부(200)에 의해 이동할 때 장애물을 파악할 수 있는 장애물센서부(300)와, 상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)을 검사하는 배관검사센서(400)를 포함하며, 상기 구동모듈부(200)는, 상기 메인프레임(100)에 고정설치되는 고정설치부(210)와, 조향을 위한 구동력을 제공하는 조향구동부(220)와, 상기 조향구동부(220)가 고정되며 내측에 조향전달부(240)이 마련되고, 필요에 따라 상기 고정설치부(210)와의 간격이 조정되는 이동블록(230)와, 상기 이동블록(230)에 고정되며 상기 고정설치부(210)의 이동제어블록(211)을 관통하여 상기 이동블록(230)의 이동을 가이드하는 이동가이드(250)와, 상기 조향전달부(240)의 회전력을 전달하는 조향축(270)과, 상기 이동가이드(250)의 타단에 고정되는 판상의 지지부(260)와, 상기 지지부(260)을 관통한 상기 조향축(270)에 연결되어 상기 조향축(270)의 회전에 따라 회전하면서 방향을 전환하며, 자체에 구동력을 이용하여 전환된 방향을 따라 이동하는 이동모듈부(280)로 구성될 수 있다.
상기 메인프레임(100)은, 제1 내지 제5직선프레임부(101~105)가 각각 120도의 각도를 유지하도록 순차 연결된 것이며, 상기 제1직선프레임부(101)와 제5직선프레임부(105)의 사이에는 개방부(106)가 마련되어 있으며, 상기 구동모듈부(200)는 상기 제1직선프레임부(101), 제3직선프레임부(103) 및 제5직선프레임부(105)에 각각 설치된 것일 수 있다.
상기 고정설치부(210)는, 내측에 스프링(212)이 마련된 이동제어블록(211)을 포함하며, 상기 이동가이드(250)가 상기 이동제어블록(211)을 관통하되, 상기 스프링(212)에 의해 복원력을 가지는 것일 수 있다.
상기 이동모듈부(280)는, 상기 조향축(270)이 삽입되는 베어링(282)을 지지하는 베어링지지부(281)와, 상기 베어링(282)에 의해 회전 가능하게 지지되는 조향축(270)에 결합되는 제2고정블록(284)과, 상기 제2고정블록(284)의 측면에 결합되어 상기 제2고정블록(284)와의 사이에 기어부(286)가 회전가능한 상태고 고정되도록 하는 제1고정블록(283)과, 상기 제1고정블록(283)과 제2고정블록(284)의 결합구조의 전면측에 결합되며, 구동부(288)의 동력이 상기 기어부(286)에 전달될 수 있도록 지지하는 지지부(287)와, 상기 제1고정블록(283)과 제2고정블록(284)의 외측면에 각각 위치하여 상기 기어부(286)의 회전력을 전달받아 회전하는 휠(285)로 구성될 수 있다.
본 발명 배관 외부 검사 장치는, 단일한 장치를 사용하여 배관의 축방향과 둘레방향을 따라 이동함이 가능하여, 구조를 단순화하고, 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 조향 조작을 통해 스파이럴 형태의 이동이 가능하도록 하여, 장애물을 용이하게 피하여 이동할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 외부 검사 장치의 설치상태 사시도이다.
도 2는 도 1에서 구동모듈부의 상세 구성도이다.
도 3은 이동모듈부가 조향된 상태의 구동모듈부 구성도이다.
도 4는 이동모듈부가 하향으로 이동한 상태의 구동모듈부 구성도이다.
도 5는 이동모듈부의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명 배관 외부 검사 장치의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 외부 검사 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 구동모듈부의 상세 구성도이며, 도 3은 이동모듈부가 조향된 상태의 구동모듈부 구성도이고, 도 4는 이동모듈부가 하향으로 이동한 상태의 구동모듈부 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 외부 검사 장치는, 배관(1)의 외면으로부터 이격된 위치에서 상기 배관(1)의 둘레를 따라 마련되며, 일부가 개방된 환형의 메인프레임(100)과, 상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)에 접하며, 상기 메인프레임(100)을 조향 가능하게 이동시키는 다수의 구동모듈부(200)와, 상기 메인프레임(100)에 고정되어 구동모듈부(200)에 의해 이동할 때 장애물을 파악할 수 있는 장애물센서부(300)와, 상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)을 검사하는 배관검사센서(400)를 포함하여 구성된다.
상기 메인프레임(100)의 형상은 배관(1)의 단면 방향에서 볼 때 정6각형의 구조에서 한 변이 개방된 구조이다.
즉, 제1 내지 제5직선프레임부(101~105)가 각각 120도의 각도를 유지하도록 연결된 것으로, 제1직선프레임부(101)와 제5직선프레임부(105)의 사이에는 개방부(106)가 마련되어 있다.
상기 개방부(106)는 메인프레임(100)이 배관(1)에 쉽게 장착될 수 있도록 하는 장착공간으로 사용된다. 즉, 최초 장착시 배관(1)이 개방부(106)를 통해 상기 메인프레임(100)의 내측 중앙부로 삽입될 수 있다.
상기 메인프레임(100)의 제1직선프레임부(101), 제3직선프레임부(103) 및 제5직선프레임부(105)에는 각각 구동모듈부(200)가 고정설치되어 있으며, 구동모듈부(200)는 각각 제1, 제3 및 제5직선프레임부(101,103,105)에 수직인 방향으로 직선 왕복운동이 가능하여 상기 제1 및 제5직선프레임부(101,105)에 설치된 구동모듈부(200)의 끝단이 상기 제1 및 제5직선프레임부(101,105)에 가깝게 이동하여 상기 배관(10)이 메인프레임(100)의 내측 중앙에 쉽게 위치하도록 할 수 있다.
상기 구동모듈부(200)들 각각은 상기 메인프레임(100)에 고정설치되는 고정설치부(210)와, 조향을 위한 구동력을 제공하는 조향구동부(220)와, 상기 조향구동부(220)가 고정되며 내측에 조향전달부(240)이 마련되고, 필요에 따라 상기 고정설치부(210)와의 간격이 조정되는 이동블록(230)와, 상기 이동블록(230)에 고정되며 상기 고정설치부(210)의 이동제어블록(211)을 관통하여 상기 이동블록(230)의 이동을 가이드하는 이동가이드(250)와, 상기 조향전달부(240)의 회전력을 전달하는 조향축(270)과, 상기 이동가이드(250)의 타단에 고정되는 판상의 지지부(260)와, 상기 지지부(260)을 관통한 상기 조향축(270)에 연결되어 상기 조향축(270)의 회전에 따라 회전하면서 방향을 전환하며, 자체에 구동력을 이용하여 전환된 방향을 따라 이동하는 이동모듈부(280)를 포함하여 구성된다.
상기 구동모듈부(200)의 특징은 조향과 이동이 하나의 모듈에서 가능하도록 한 것이며, 특히 메인프레임(100)에 고정설치부(210)가 고정된 상태에서 구동모듈부(200)의 다른 구성요소들은 그 고정설치부(210)를 기준으로 상하로 이동이 가능하도록 하여 다양한 직경의 배관(1)을 검사할 수 있으며, 특히 배관(1)을 고정하기 위한 배관홀더(2)를 넘어 이동할 수 있다.
상기 고정설치부(210)는 상기 메인프레임(100)의 제1직선프레임부(101), 제3직선프레임부(103), 제5직선프레임부(105)의 외면측에 각각 결합 고정되어 있다.
상기 고정설치부(210)에는 내측에 스프링(212)이 마련된 이동제어블록(211)이 포함되어 있으며, 이동가이드(250)가 상기 이동제어블록(211)을 관통하여 상기 스프링(212)에 의해 아래로의 복원력을 가진다.
위에서 아래로의 복원력이라 함은 이동모듈부(280)가 상기 배관(1)의 외면에 접촉되는 방향이다.
상기 이동가이드(250)는 복수로 마련될 수 있으며, 각 이동가이드(250)의 양단은 각각 이동블록(230)과 지지부(260)에 고정되어 상기 이동모듈부(280)의 가해지는 배관(1)의 접촉압력에 따라 상기 지지부(260), 이동가이드(250), 이동블록(230), 조향전달부(240), 조향구동부(220) 및 이동모듈부(280)가 상기 고정설치부(210)의 설치상태에서 수직방향으로 변위가 가능하게 된다.
조향구동부(220)는 제어에 의하여 이동모듈부(280)의 각도를 조정하는 동력을 제공하며, 조향구동부(220)의 동력은 조향전달부(240)를 통해 조향축(270)를 특정한 방향 및 각도로 회전시키며, 이 조향축(270)에 연결된 이동모듈부(280)의 방향과 각도를 조정하게 된다.
상기와 같은 이동모듈부(280)의 조정은 상기 메인프레임(100)에 설치된 장애물센서부(300)로 검출된 정보를 이용하여 조정될 수 있다. 상기 장애물센서부(300)는 광학카메라, 적외선카메라, 적외선센서 등 다양한 센서를 사용할 수 있으며, 운영자는 장애물센서부(300)에서 검출된 정보를 이용하여 조향구동부(220)를 원거리에서 제어하여 이동모듈부(280)의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같이 조향과 이동모듈부(280)의 위치 변화를 도 3과 도 4에 각각 도시하였다.
도 5는 상기 이동모듈부(280)의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면 이동모듈부(280)는, 상기 조향축(270)이 삽입되는 베어링(282)을 지지하는 베어링지지부(281)와, 상기 베어링(282)에 의해 회전 가능하게 지지되는 조향축(270)에 결합되는 제2고정블록(284)과, 상기 제2고정블록(284)의 측면에 결합되어 상기 제2고정블록(284)와의 사이에 기어부(286)가 회전가능한 상태고 고정되도록 하는 제1고정블록(283)과, 상기 제1고정블록(283)과 제2고정블록(284)의 결합구조의 전면측에 결합되며, 구동부(288)의 동력이 상기 기어부(286)에 전달될 수 있도록 지지하는 지지부(287)와, 상기 제1고정블록(283)과 제2고정블록(284)의 외측면에 각각 위치하여 상기 기어부(286)의 회전력을 전달받아 회전하는 휠(285)을 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 이동모듈부(280)의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 앞서 설명한 조향구동부(220)와 조향전달부(240) 및 조향축(270)의 작용에 의한 조향력을 전달받기 위하여 상기 조향축(270)의 끝단 측은 베어링(282)에 삽입된 상태로 제2고정블록(284)의 상면에 결합 된다.
따라서 조향축(270)이 회전하면 제2고정블록(284)에 그 회전력이 전달되어 조향축(270)의 회전 방향과 각도와 동일한 회전 방향과 각도로 제2고정블록(284)이 회전하게 된다.
상기 제2고정블록(284)에 결합된 다른 구조도 동일하게 회전하게 되어, 결국 휠(285)의 조향 방향과 각도가 결정된다.
상기 제2고정블록(284)의 형상은 'ㄱ'자로 절곡되어 측면에서 제1고정블록(283)이 결합된 상태에서 아래쪽에 공간이 형성되도록 하며, 그 공간에는 기어부(286)이 위치하게 된다.
상기 기어부(286)은 상기 구동부(288)의 동력을 전달받는 기어와 상기 기어에 전달된 동력을 상기 휠(285)에 전달하는 회전축을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 이동모듈부(280)는 자체에 구동부(288)가 마련되어 운영자의 제어에 따라 배관(1)을 따라 이동할 수 있으며, 이때의 이동방향은 조향축(270)의 회전에 따라 결정된 방향과 각도가 된다.
따라서 본 발명은 배관(1)의 원주방향과 축방향으로 이동이 가능할 뿐만 아니라 배관(1)의 원주방향과 축방향의 사이의 임의의 각도로 이동할 수 있으며, 이러한 형태를 스파이럴(spiral, 나선형) 형태의 이동이라 한다.
이처럼 본 발명은 운영자의 판단에 따라 배관(1)의 외면에 접촉된 상태로 다양한 방향으로 이동이 가능하기 때문에 도 1과 같이 배관(1)을 고정하기 위한 배관홀더(2)를 벽면이나 천장에 고정하기 위한 배관홀더지지대(3)가 설치된 상태에서 그 방향을 전환하여 상기 메인프레임(100)의 개방부(106)로 상기 배관홀더지지대(3)가 지나도록 이동될 수 있다.
이처럼 본 발명은 조향과 이동이 하나의 모듈을 통해서 이루어지기 때문에 구조가 간단하며, 전체적인 무게를 줄일 수 있는 특징이 있으며, 스파이럴 형태의 이동도 가능하기 때문에 장애물을 쉽게 회피할 수 있다.
이와 같은 다양한 이동 과정에서 배관검사센서(400)를 이용하여 배관을 검사할 수 있다. 상기 배관검사센서(400)는 초음파 센서 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100:메인프레임 200:구동모듈부
210:고정설치부 211:이동제어블록
212:스프링 220:조향구동부
230:이동블록 240:조향전달부
250:이동가이드 260:지지부
270:조향축 280:이동모듈부
281:베어링지지부 282:베어링
283:제1고정블록 284:제2고정블록
285:휠 286:기어부
287:지지부 288:구동부
300:장애물센서부 400:배관검사센서

Claims (4)

  1. 배관(1)의 외면으로부터 이격된 위치에서 상기 배관(1)의 둘레를 따라 마련되며, 일부가 개방된 환형의 메인프레임(100)과,
    상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)에 접하며, 상기 메인프레임(100)을 조향 가능하게 이동시키는 다수의 구동모듈부(200)와,
    상기 메인프레임(100)에 고정되어 구동모듈부(200)에 의해 이동할 때 장애물을 파악할 수 있는 장애물센서부(300)와,
    상기 메인프레임(100)에 고정 설치되어 상기 배관(1)을 검사하는 배관검사센서(400)를 포함하며,
    상기 구동모듈부(200)는, 상기 메인프레임(100)에 고정설치되는 고정설치부(210)와, 조향을 위한 구동력을 제공하는 조향구동부(220)와, 상기 조향구동부(220)가 고정되며 내측에 조향전달부(240)이 마련되고, 필요에 따라 상기 고정설치부(210)와의 간격이 조정되는 이동블록(230)와, 상기 이동블록(230)에 고정되며 상기 고정설치부(210)의 이동제어블록(211)을 관통하여 상기 이동블록(230)의 이동을 가이드하는 이동가이드(250)와, 상기 조향전달부(240)의 회전력을 전달하는 조향축(270)과, 상기 이동가이드(250)의 타단에 고정되는 판상의 지지부(260)와, 상기 지지부(260)을 관통한 상기 조향축(270)에 연결되어 상기 조향축(270)의 회전에 따라 회전하면서 방향을 전환하며, 자체에 구동력을 이용하여 전환된 방향을 따라 이동하는 이동모듈부(280)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인프레임(100)은, 제1 내지 제5직선프레임부(101~105)가 각각 120도의 각도를 유지하도록 순차 연결된 것이며, 상기 제1직선프레임부(101)와 제5직선프레임부(105)의 사이에는 개방부(106)가 마련되어 있으며,
    상기 구동모듈부(200)는 상기 제1직선프레임부(101), 제3직선프레임부(103) 및 제5직선프레임부(105)에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정설치부(210)는,
    내측에 스프링(212)이 마련된 이동제어블록(211)을 포함하며,
    상기 이동가이드(250)가 상기 이동제어블록(211)을 관통하되, 상기 스프링(212)에 의해 복원력을 가지는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동모듈부(280)는,
    상기 조향축(270)이 삽입되는 베어링(282)을 지지하는 베어링지지부(281)와, 상기 베어링(282)에 의해 회전 가능하게 지지되는 조향축(270)에 결합되는 제2고정블록(284)과, 상기 제2고정블록(284)의 측면에 결합되어 상기 제2고정블록(284)와의 사이에 기어부(286)가 회전가능한 상태고 고정되도록 하는 제1고정블록(283)과, 상기 제1고정블록(283)과 제2고정블록(284)의 결합구조의 전면측에 결합되며, 구동부(288)의 동력이 상기 기어부(286)에 전달될 수 있도록 지지하는 지지부(287)와, 상기 제1고정블록(283)과 제2고정블록(284)의 외측면에 각각 위치하여 상기 기어부(286)의 회전력을 전달받아 회전하는 휠(285)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사 장치.

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