KR20190140331A

KR20190140331A - 소형관로 준설로봇 및 그 운전방법

Info

Publication number: KR20190140331A
Application number: KR1020180067013A
Authority: KR
Inventors: 박시우; 김영삼; 최보근
Original assignee: (주)신정개발
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2019-12-19
Also published as: KR102114302B1

Abstract

본 발명은 산업관로와 하수도관로에 적용하여 동시에 세정 및 준설이 가능한 소형관로 준설로봇 및 그 운전방법에 관한 것으로, 공기압을 이용하여 동력을 생산하는 공기압 액추에이터 및 진공 흡입압을 이용하여 동력을 생산하는 진공 흡입압 액추에이터를 구비하되, 적어도 하나 이상의 분절모듈로 이루어진 본체부, 상기 본체부의 전방에 장착되어 소형관로내의 고형화된 스케일이나 퇴적되어 있는 이물질을 세정 및 준설하는 청소모듈, 상기 본체부를 소형관로 내에서 이동 및 정지할 수 있도록 운전하는 드라이브 모듈, 외부의 공기 압축기(Compressor)와 연결되어 상기 공기압 액추에이터에 공기를 주입하며 상기 본체부의 각 분절을 연결하는 공기압 공급라인, 및 외부의 진공 흡입차(Vacuum pump car)와 연결되어 상기 진공 흡입압 액추에이터를 작동시키며, 상기 본체부의 각 분절을 연결하는 진공 흡입압 공급라인을 포함한다.

Description

소형관로 준설로봇 및 그 운전방법{DREDGING ROBOT FOR SMALL PIPE AND ITS DRIVING METHOD}

본 발명은 산업관로와 하수도관로에 적용하여 동시에 세정 및 준설이 가능한 소형관로 준설로봇 및 그 운전방법에 관한 것이다.

인류의 거대 사회화와 집중화(urbanization)에 따라 자원은 점차적으로 집중화되기 시작하였고, 과학기술의 발전과 공업의 발달로 인간의 의·식·주 내에서 질적·양적 편리함을 추구하면서 생산원료 및 물 소비량을 가속화시켜 이를 이송하는 관로는 더욱 복잡한 구조를 가지게 되었다. 또한 산업시설(플랜트)와 도시계획에 의한 관로 사용이 증가하게 되었고, 따라서 장·단기적으로 유지·관리하여야 할 관로도 늘어나게 되었다.

관로는 그 사용 목적에 따라 송수·하수관, 송유 및 기타 생산재료 운송관, 가스관, 전기 및 기타 통신케이블 배선관 등을 들 수 있으며, 이중 전기 및 기타 통신케이블 배선관을 제외한 나머지 관로는 장시간 동안 사용함에 따라 노후화 (부식)가 진행되고 고형화된 스케일이나 이물질이 퇴적되어 여러 가지 문제를 야기 시킨다.

특히 관로 내면에 생성된 퇴적물은 산업관로인 경우 유체의 원활한 흐름을 방해하여 유체 이송력을 감소시키고 퇴적물에서 생성된 2차 오염물이 원 유체를 오염시킴으로써 산업공정 네트워크 기능유지와 생산제품 질을 저하시키며, 에너지 소비를 증가시키는 원인이 된다.

하수 관로의 경우에는 관로 막힘 현상에 의한 악취 등 유해가스 발생, 유해 동·식물 증식에 의한 공공보건환경 위협, 기후 이슈화 시 도시 홍수 대응력 저하, 관 누수에 의한 싱크홀 (땅꺼짐)발생, 관의 유지보수를 위한 설비비·인건비 등 유지보수비를 증가 시키는 중대한 문제를 발생시킴으로써 관로를 주기적으로 준설 (dredging)해주어야 하지만 현실적으로 주기적인 준설은 어려운 실정이다.

현재 개발되어 사용되고 있는 관로 내 퇴적물 준설공법은 직접인력투입방법, 버켓을 이용한 방법 (이하 “스크레이퍼(Scrapers) 방식”), 진공흡입방법 등이 대표적이며, 직접인력투입방법은 작업자가 시공현장으로 직접 들어가 스키드로다 등을 이용하여 직접 슬러지를 제거하는 방법으로, 이는 작업 반경이 좁을 뿐만 아니라 슬러지를 노면 절개 위치까지 운반해야만 하기 때문에 작업 효율이 낮고, 특히 산업공단지역에서의 암거와 같이 유독가스가 있거나 산소가 부족할 수 있는 환경에서는 작업자의 안전에 치명적인 결과를 초래할 수 있는 단점을 가지고 있다.

버켓을 이용한 방법은 50 m 거리의 관로 양쪽에 원동기가 부착된 두 대의 윈치(winch)를 위치시키고 윈치와 윈치 사이에 관로를 통과하는 와이어로프를 연결하고 와이어로프 중간에 버켓을 부착한 후 관로 내부로 버켓을 견인시키면서 퇴적물을 제거하는 기계식 방법으로, 이 방법은 50 m 거리를 1회 왕복 후 버켓 용량만큼 준설 할 수 있어 작업 시간이 길고 두 대의 윈치 및 준설 퇴적물을 별도로 보관하는 탱크 등 사용기기가 많고 교통체증 유발과 같은 제 2의 문제와 악취 발생 가능성 등 단점이 있다.

또한, 관로내 퇴적정도가 심할 경우에는 그 효율이 상당히 떨어지는 문제도 있다. 진공흡입방법은 고압 분사식 제트크리너(워터제트(Water Jet)) 장비차량 및 고진공 흡입차량 (Vacuum pump car)을 설치하고 작업하는 방법으로서 관내의 퇴적물이 고압 제트크리너 장비에서 토출되는 고압 수에 의해 자주적으로 추진되는 제트노즐에 의해 제거되어 역으로 밀려 나오는 퇴적물을 진공 흡입차의 흡입호스 (Suction hose)를 통하여 탱크에 진공흡입 됨으로서 각종 퇴적물을 제거하는 방법으로, 이 방법의 최대 단점으로는 고압수를 사용함으로써 관로 내 기존 퇴적물보다 많은 폐기물을 발생시키는 점을 들 수 있다.

또한, 상기한 공정에서는 반복적인 작업을 통하여 세관을 하기 때문에 세관작업이 번거롭고, 세관시간이 오래 걸리며, 세관 상태가 일정치 않고, 세관장치 직경에 국한되는 작업범위를 가지며, 최소 1회 이상 시공현장으로 작업자가 들어가야 함으로 작업자 안전 확보가 어려운 문제점도 있다.

한국등록실용신안공보 제0229404호 한국등록특허공보 제0905302호

본 발명은 공기압과 진공압을 동력원으로 활용하는 최적의 액추에이터 구조를 갖는 소형관로 준설로봇 및 그 운전방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 소형 산업관로 및 하수도 관로 내에 고형화된 스케일이나 퇴적물을 준설하되, 퇴적물의 퇴적형상에 영향을 받지 않으며 공기 및 진공압 동력을 이용하여 준설로봇의 운전 및 청소모듈 구동을 동시에 진행하는 소형관로 준설로봇 및 그 운전방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 소형관로 준설로봇은, 공기압을 이용하여 동력을 생산하는 공기압 액추에이터 및 진공 흡입압을 이용하여 동력을 생산하는 진공 흡입압 액추에이터를 구비하되, 적어도 하나 이상의 분절모듈로 이루어진 본체부; 상기 본체부의 전방에 장착되어 소형관로내의 고형화된 스케일이나 퇴적되어 있는 이물질을 세정 및 준설하는 청소모듈; 및 상기 본체부를 소형관로 내에서 이동 및 정지할 수 있도록 운전하는 드라이브 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 구체적으로, 상기 본체부는 외부의 공기 압축기(Compressor)와 연결되어 상기 공기압 액추에이터에 공기를 주입하며 상기 본체부의 각 분절을 연결하는 공기압 공급라인; 및 외부의 진공 흡입차(Vacuum pump car)와 연결되어 상기 진공 흡입압 액추에이터를 작동시키며, 상기 본체부의 각 분절을 연결하는 진공 흡입압 공급라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체부는 상기 공기압 액추에이터로 유입되는 공기를 배출하는 배출라인 및 배출구를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체부의 제1 분절모듈 및 제2 분절모듈은 상기 드라이브 모듈의 진행방향과 동일한 방향을 갖는 전진용 공기압 액추에이터가 구비되고, 상기 본체부의 제3 및 제4 분절모듈은 상기 드라이브 모듈의 진행방향의 반대방향을 갖는 후진용 공기압 액추에이터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진공 흡입압 액추에이터는 일정한 면적을 갖는 회전 블레이드의 회전력에 의해 동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 청소모듈은 상기 본체부의 정면에 구비된 파쇄부; 및 상기 파쇄부를 구동하는 파쇄 구동 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파쇄부는 복수개의 파쇄기로 이루어지되, 일측은 전단으로 돌출되는 드릴형상을 갖으며, 타측은 상기 파쇄 엑추에이터와 연결하는 연결축을 구비한 제1단 파쇄기; 상기 제1단 파쇄기의 외주연으로 일정간격 이격되어 일정한 지름으로 톱니형상을 갖는 제2 파쇄기; 상기 제2 파쇄기의 외주연으로 일정간격 이격되어 제2 파쇄기보다 큰 지름의 톱니형상을 갖는 제3 파쇄기; 및 중앙으로 상기 제1단 파쇄기가 관통되어 고정된, 원반 형상으로 상기 원반 상면에 상기 제2 파쇄기 및 제3 파쇄기를 고정축에 의해 고정시킨 제4단 파쇄기;를 포함하되, 상기 제1단 내지 제4단 파쇄기는 높이차가 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 드라이브 모듈은 상기 본체부의 제1 분절모듈 하단에 장착되고, 소형관로 면에 수직으로 접지할 수 있는 무한궤도부; 상기 제1 분절 하단을 제외한 복수개의 분절모듈 하단에 장착되고, 소형관로의 기울기에 일치하여 운전이 가능한 일정한 기울기를 갖는 바퀴부; 및 상기 본체부의 상단 및 양측단에 장착되고, 신축 구동하는 업소버가 구비된 보조바퀴부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바퀴부는 상기 진공 흡입압 액추에이터와 연결되어 진공 흡입압 액추에이터와 반대방향으로 회전하도록 방향을 전환하는 방향전환기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 소형관로 준설로봇 운전방법은 소형관로내에 준설로봇을 투입하는 단계; 공기압 액추에이터에 공기압을 주입하여 제1 추진력을 발생시키는 단계; 진공 흡입압 액추에이터에 흡입압을 주입하여 제2 추진력을 발생시키는 단계; 상기 제1 추진력에 의해 파쇄부 동작 및 제2 추진력에 의해 파쇄된 스케일 또는 퇴적물을 외부로 회수하는 단계; 및 상기 스케일 또는 퇴적물 회수 완료 후 준설로봇을 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 준설로봇의 회수방법은 후진용 공기압 액추에이터에 공기압을 주입하고, 전진용 공기압 액추에이터 및 진공 흡입압 액추에이터의 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이,

본 발명은 공기압과 진공압을 활용한 최적의 액추에이터 구조를 통해 청소모듈과 드라이브 모듈을 동시에 구현함으로써 에너지를 절감하고 이에 따라 소요비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지정된 직경을 갖는 소형관로를 준설함에 있어 준설공정을 단순화하고, 작업시간을 단축하고, 준설로봇의 유지보수가 편리하며 작업자가 직접 소형관로 내로 투입되지 않음으로써 작업자의 안전성을 확보하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 고압수를 이용하지 않고 공기압을 이용함으로써 기존 퇴적물보다 많은 폐기물을 발생시키지 않는다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공기압 뿐 아니라 진공압을 2차적 동력원으로 사용함으로써, 종래의 전기방식과 유압방식에 비해 공기압 방식의 낮은 출력을 보완할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공기압을 이용함으로써 퇴적물내에서 밀실효과에 의해 갇혀있는 가스나 퇴적물 파쇄시 유출되거나, 2차 반응 물질로 생성되어 소형관로 내에 존재할 수 있는 각종 악취, 및 가스를 공기로 희석 배출함으로써 안정성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 본체부 측단면도(A) 및 전단면도(B)이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 공기압 액추에이터의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 진공 흡입압 액추에이터의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 청소모듈을 나타낸 정면도(A), 배면도(B), 측면도(C), 및 측단면도(D)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 드라이브 모듈 중 무한궤도를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 드라이브 모듈 중 무한궤도를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 드라이브 모듈 중 보조바퀴부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시에에 따른 소형관로 준설로봇 운전방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇의 활용모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇을 나타낸 도면으로, 본 발명의 소형관로 준설로봇은 본체부(100), 청소모듈(200), 및 드라이브 모듈(300)을 포함한다.

본체부(100)는 공기압을 이용하여 동력을 생산하는 공기압 액추에이터(110) 및 진공 흡입압을 이용하여 동력을 생산하는 진공 흡입압 액추에이터(120)를 구비하고, 적어도 하나 이상의 분절모듈로 이루어진다.

여기서, 본체부(100)는 공기압 액추에이터(110) 및 진공 흡입압 액추에이터(120)를 연계하여 동력을 발생하는 것이 바람직하다.

또한, 본체부(100)는 하나의 모듈로 형성될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 본체부(100)가 제1 분절모듈(100a) 내지 제4 분절모듈(100d)로 형성되는 4개의 분절모듈로 형태로 설명하도록 한다.

또한, 본체부(100) 전면부에서의 형상은 도 2에 도시한 바와 같이 공기의 저항성을 줄이기 위해 별형을 보여주고 있으나 원형 또는 다각형의 형상을 고려할 수 있다.

또한, 본체부(100)는 외부의 공기 압축기(Compressor)와 연결되어 공기압 액추에이터(110)에 공기를 주입하며 본체부(100)의 각 분절모듈을 연결하는 공기압 공급라인(130) 및 외부의 진공 흡입차(Vacuum pump car)와 연결되어 진공 흡입압 액추에이터(120)를 작동시키며, 본체부(100)의 각 분절모듈을 연결하는 진공 흡입압 공급라인(140)을 더 포함한다.

이때, 본체부는 공기압 공급라인(130) 및 진공 흡입압 공급라인(140)을 각각 연결하기 위해 조인트를 구비할 수 있다.

또한, 본체부(100)는 도 3에 도시한 바와 같이, 본체부 내부로 유입되는 공기의 흐름에 따라 공기압 액추에이터(110)로 유입되는 공기를 배출하는 배출라인(113) 및 공기배출부(150)를 더 형성한다.

여기서, 공기 배출구(150)는 제1 분절모듈(100a) 및 제2 분절모듈(100b)의 후면과 제3 분절모듈(100c) 및 제4 분절모듈(100d)의 전면에 일정한 각도와 간격으로 형성되었으며, 준설로봇의 이동 및 고형화된 스케일을 제거하는 역할을 한다.

공기압 액추에이터(110)는 위치에 따라 전진용 공기압 액추에이터(110a) 및 후진용 공기압 액추에이터(110b)로 구분하는데, 전단에 위치하는 제1 분절모듈(100a) 및 제2 분절모듈(100b)은 드라이브 모듈(300)의 진행방향과 동일한 방향을 갖는 전진용 공기압 액추에이터(110a)가 구비되고, 후단에 위치하는 제3 분절모듈(100c) 및 제4 분절모듈(100d)은 드라이브 모듈(300)의 진행방향의 반대방향을 갖는 후진용 공기압 액추에이터(110b)가 구비된다.

진공 흡입압 액추에이터(120)의 작동원리는 도 4와 같이, 흡입되는 공기의 흐름이 정면에서 후면으로 형성되었을 때 흡입되는 공기압이 일정한 면적을 가지는 회전 블레이드(121)에 충돌하면서 공기의 흐름 방향과 같게 회전운동하고, 이 회전운동은 회전운동의 방향을 바꿔주는 평기어(122)를 통한 후 최종 바퀴에 전달되면서 구동하는 원리이다.

또한, 진공 흡입압 공급라인(140)은 소형관로 내의 파쇄된 퇴적물을 외부로 운송하는 것을 특징으로 한다.

본체부(100)는 일반적으로 내부식성, 강도, 무게를 고려하여 알루미늄, 마그네슘, 스테인 스틸, 강화 플라스틱, 유리섬유 강화플라스틱, 탄소섬유 강화플라스틱, 케블라(방향족 나일론 섬유) 등으로 제작 가능하나 이에 한정하지는 아니한다.

또한, 본체부(100)의 전면부는 일정한 기울기를 가지게 하여 유체와 저항성을 최소화하고, 후면부는 수직으로 하여 유체와 저항성을 크게 함으로써 로봇의 전진에 보조 동력원으로 활용할 수 있도록 한다.

청소모듈(200)은 본체부(100)의 전방에 장착되어 소형관로 내의 고형화된 스케일이나 퇴적되어 있는 이물질을 세정 및 준설한다.

청소모듈(200)은 본체부(100)의 정면에 구비된 파쇄부(210) 및 본체부(100)의 제1 분절모듈(100a) 내측에 위치하여 본체부(100)로 인입되는 공기압에 의해 동력이 발생되어 파쇄부(210)를 구동되는 파쇄 구동 액추에이터(220)를 포함한다.

여기서, 파쇄부(210)는 제1단 파쇄기(211), 제2단 파쇄기(212), 제3단 파쇄기(213), 및 제4단 파쇄기(214)로 이루어진다.

제1단 파쇄기(211)는 일측이 전단으로 돌출되는 드릴 형상을 갖으며, 타측은 파쇄 구동 액추에이터(220)와 연결하는 연결축(211a)으로 형성한다.

제2단 파쇄기(212)는 제1단 파쇄기(211)의 외주연으로 일정간격 이격되어 일정한 지름을 가지며, 톱니형상이다.

제3단 파쇄기(213)는 제2 파쇄기(212)의 외주연으로 일정 간격 이격되어 제2 파쇄기(212)보다 큰 지름의 톱니형상을 갖는다.

제4단 파쇄기(214)는 중앙에 제1단 파쇄기(211)가 관통된 원반형상으로, 원반의 상면에 제2 파쇄기(212) 및 제3 파쇄기(213)가 고정축(215)에 의해 고정된다.

이때, 제4단 파쇄기(214)는 제1단 파쇄기(211)와 고정되어 제1단 파쇄기(211)가 파쇄 구동 액추에이터(220)에 의해 회전하면서 동시에 회전하는 것이 바람직하다.

또한, 제4단 파쇄기(214)의 외곽 상단에 무게중심을 잡기위해 무게중심추(216)를 구비할 수 있다.

여기서, 청소모듈(200)의 구동원리는 도 4에 도시한 바와 같이, 외부에서 들어오는 공기압을 직경이 작아지는 전달관(112)을 통과하도록하여 공급되는 공기압의 속도를 증가시킨 후 감속기나 가속기(미도시)가 구비된 파쇄기 액추에이터(220)에 충돌시켜 회전력을 얻는다. 파쇄기 액추에이터(220)를 통과한 공기는 공기배출구(150)로 배출되어 제 2의 공기압 파쇄기 역할을 수행한다.

드라이브 모듈(300)은 본체부(100)를 소형관로 내에서 이동 및 정지할 수 있도록 운전하는 구성으로, 소형관로 내에서 준설로봇이 전진, 후진, 직선주행, 곡선주행, 및 정지할 수 있도록 무한궤도부(310), 바퀴부(320), 및 보조바퀴부(330)를 포함한다.

무한궤도부(310)는 본체부(100)의 제1 분절모듈(100a) 하단에 장착되고, 소형관로 면에 수직으로 접지할 수 있는 것으로, 더욱 상세하게는 도6 및 도7에 도시한 바와 같이, 무한궤도(310)는 소형관로 면과 수직으로 접촉하는 무한궤도(311), 무한궤도(311) 형상을 유지시키는 스프러켓(312), 무한궤도(311)의 장력을 조절하는 장력 조절장치(313), 무한궤도(311)의 이탈을 방지하는 롤러(314), 무한궤도(311)를 지지하고 무한궤도(311)의 이탈을 방지하는 휠(315), 무한궤도(311)와 본체부(100)의 제1 분절모듈과 연결하는 연결부(316), 소형관로 내 굴곡에 따른 충격완화 및 무한궤도(311)의 각도를 조절하는 스프링(317), 및 무한궤도(311) 내로 침투되는 이물질을 막고 내측 구성을 보호하는 커버(318)로 구성한다.

바퀴부(320)는 제1 분절모듈(100a)을 제외한 제2 분절모듈(100b), 제3 분절모듈(100c), 및 제4 분절모듈(100d)하단에 위치하며 진공 흡입압 액추에이터(120)와 연결되어 진공 흡입압 액추에이터(120)와 반대방향으로 회전하도록 하는 방향전환기어(미도시)를 구비하여 소형관로 면의 기울기와 수평으로 접촉가능한 구조를 갖는다.

보조바퀴부(330)는 본체부(100)의 상단 및 양측단에 장착되고, 신축 구동하는 업소버(absorber, 334)가 구비된 구성으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 소형관로 면과 접촉하는 바퀴(331)가 탄성능이 있는 업소버(335)를 통해 최대 30°의 각으로 신축운동을 하며, 이격된 바퀴(331)를 연결하여 고정시켜주는 바퀴 연결부(332), 및 바퀴 연결부(332)와 본체부(100) 사이에 연결되고 소형관로의 직경변화에 대응할 수 있는 메인축(334)을 포함한다. 이때, 메인축(334)은 본체부(100)에 고정된다.

또한, 보조바퀴부(330)는 준설로봇의 들림현상을 방지하고, 직관, 및 곡관내에서 직선 운동을 유도하는 역할을 한다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 소형관로 준설로봇 운전방법을 나타낸 흐름도로써, 상기와 같은 구성을 포함하여 형성되는 소형관로 준설로봇의 운전방법은 다음과 같다.

먼저, 소형관로(1) 내에 준설로봇(1000)을 투입한다(S100). 이때, 소형관로는 배관규격 300 내지 500A, 외경 318.5 내지 508mm 범위인 것이 바람직하다.

또한, 소형관로(1) 내의 온도는 1 내지 50℃ 범위에서 수행하는 것이 바람직하고, 준설로봇을 소형관로 내에 투입하기 위해 도르레와 같은 투입장비를 이용할 수 있다.

이어, 공기압 액추에이터(110)에 공기압을 주입하여 제1 동력원을 발생시킨다(S200). 이때, 제1 동력원은 외부의 공기압축기(10)와 연결된 공기압 공급라인(130)을 통해 전달 받는다.

이어, 진공 흡입압 액추에이터(120)에 흡입압을 발생시켜 제2 동력원을 발생시킨다(S300). 이대, 제2 동력원은 외부의 진공 흡입차(20)와 연결된 진공 흡입압 공급라인(140)을 통해 발생된다.

이어, 제1 동력원에 의해 준설로봇(1000)의 파쇄부(200)를 동작시키고, 제2 동력원에 의해 파쇄된 스케일 또는 퇴적물(S)을 외부로 회수한다(S400).

즉, 주입되는 공기압에 의해 파쇄부(200)를 구동시켜 스케일 또는 퇴적물(S)을 파쇄시키거나, 파쇄부(200)를 구동시키고 배출되는 공기압에 의해 스케일 또는퇴적물(S)이 박리되며, 제2 동력원으로 파쇄된 스케일 또는 퇴적물(S)을 흡입 제거하면서 준설로봇(1000)이 전진한다.

여기서, 파쇄기(200)의 회전속도는 약 100 내지 500 rpm에서 수행하는 것이 바람직하나 이에 국한하지 아니하며, 준설로봇(1000)의 이동속도는 1 내지 5m/min을 기본으로 하되 소형관로(1)의 스케일 또는 퇴적물(S)의 상황에 따라 조절할 수 있다.

마지막으로, 스케일 또는 퇴적물(S)의 회수 완료 후, 준설로봇(1000)을 외부로 회수하여 작업을 종료한다(S500).

이때, 준설로봇(1000)의 회수방법은 후진용 공기압 액추에이터에 공기압을 주입하고, 전진용 공기압 액추에이터 및 진공 흡입압 액추에이터의 구동을 중지하고, 공기압 공급라인 및 진공 흡입라인을 통해 자주식으로 후진하여 제자리로 돌아오게 된다.

따라서, 본 발명은 공기압과 진공압을 활용한 최적의 액추에이터 구조를 통해 청소모듈과 드라이브 모듈을 동시에 구현함으로써 에너지를 절감하고 이에 따라 소요비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지정된 직경을 갖는 소형관로를 준설함에 있어 준설공정을 단순화하고, 작업시간을 단축하고, 준설로봇의 유지보수가 편리하며 작업자가 직접 관로 내로 투입되지 않음으로써 작업자의 안전성을 확보하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공기압을 이용함으로써 퇴적물내에서 밀실효과에 의해 갇혀있는 가스나 퇴적물 파쇄시 유출되거나, 2차 반응 물질로 생성되어 관로 내에 존재할 수 있는 각종 악취, 및 가스를 공기로 희석 배출함으로써 안정성을 높이는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...본체부
100a...제1 분절모듈
100b...제2 분절모듈
100c...제3 분절모듈
100d...제4 분절모듈
110...공기압 액추에이터
110a... 전진용 공기압 액추에이터
110b... 후진용 공기압 액추에이터
111...공기관
112...전달관
113...배출라인
120...진공 흡입압 액추에이터
121...회전 블레이드
122...평기어
130...공기압 공급라인
140...진공 흡입압 공급라인
150...공기배출구
200...청소모듈
210...파쇄부
211...제1단 파쇄기
211a...연결축
212...제2단 파쇄기
213...제3단 파쇄기
214...제4단 파쇄기
215...고정축
216...무게중심추
217...베어링
220...파쇄 구동 액추에이터
300...드라이브 모듈
310...무한궤도부
311...무한궤도
312...스프러켓
313...장력 조절장치
314...롤러
315...휠
316...연결부
317...스프링
318...커버
320...바퀴부
330...보조바퀴부
331...바퀴
332...바퀴 연결부
333...메인축
334... 업소버

Claims

공기압을 이용하여 동력을 생산하는 공기압 액추에이터 및 진공 흡입압을 이용하여 동력을 생산하는 진공 흡입압 액추에이터를 구비하되, 적어도 하나 이상의 분절모듈로 이루어진 본체부;
상기 본체부의 전방에 장착되어 관로 내의 고형화된 스케일이나 퇴적되어 있는 이물질을 세정 및 준설하는 청소모듈; 및
상기 본체부를 관로 내에서 이동 및 정지할 수 있도록 운전하는 드라이브 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부는 외부의 공기 압축기(Compressor)와 연결되어 상기 공기압 액추에이터에 공기를 주입하며 상기 본체부의 각 분절을 연결하는 공기압 공급라인; 및
외부의 진공 흡입차(Vacuum pump car)와 연결되어 상기 진공 흡입압 액추에이터를 작동시키며, 상기 본체부의 각 분절을 연결하는 진공 흡입압 공급라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부는 상기 공기압 액추에이터로 유입되는 공기를 배출하는 배출라인 및 배출구를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부의 제1 분절모듈 및 제2 분절모듈은 상기 드라이브 모듈의 진행방향과 동일한 방향을 갖는 전진용 공기압 액추에이터가 구비되고,
상기 본체부의 제3 및 제4 분절모듈은 상기 드라이브 모듈의 진행방향의 반대방향을 갖는 후진용 공기압 액추에이터가 구비되는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 1항에 있어서,
상기 진공 흡입압 액추에이터는 일정한 면적을 갖는 회전 블레이드의 회전력에 의해 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 청소모듈은 상기 본체부의 정면에 구비된 파쇄부; 및
상기 파쇄부를 구동하는 파쇄 구동 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 6에 있어서,
상기 파쇄부는 복수개의 파쇄기로 이루어지되,
일측은 전단으로 돌출되는 드릴형상을 갖으며, 타측은 상기 파쇄 엑추에이터와 연결하는 연결축을 구비한 제1단 파쇄기;
상기 제1단 파쇄기의 외주연으로 일정간격 이격되어 일정한 지름으로 톱니형상을 갖는 제2 파쇄기;
상기 제2 파쇄기의 외주연으로 일정간격 이격되어 제2 파쇄기보다 큰 지름의 톱니형상을 갖는 제3 파쇄기; 및
중앙으로 상기 제1단 파쇄기가 관통되어 고정된, 원반 형상으로 상기 원반 상면에 상기 제2 파쇄기 및 제3 파쇄기를 고정축에 의해 고정시킨 제4단 파쇄기;를 포함하되,
상기 제1단 내지 제4단 파쇄기는 높이차가 있는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 드라이브 모듈은 상기 본체부의 제1 분절모듈 하단에 장착되고, 소형관로 면에 수직으로 접지할 수 있는 무한궤도부;
상기 제1 분절 하단을 제외한 복수개의 분절모듈 하단에 장착되고, 소형관로의 기울기에 일치하여 운전이 가능한 일정한 기울기를 갖는 바퀴부; 및
상기 본체부의 상단 및 양측단에 장착되고, 신축 구동하는 업소버가 구비된 보조바퀴부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
청구항 8항에 있어서,
상기 바퀴부는 상기 진공 흡입압 액추에이터와 연결되어 진공 흡입압 액추에이터와 반대방향으로 회전하도록 방향을 전환하는 방향전환기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇.
소형관로 내에 준설로봇을 투입하는 단계;
공기압 액추에이터에 공기압을 주입하여 제1 추진력을 발생시키는 단계;
진공 흡입압 액추에이터에 흡입압을 발생시켜 제2 추진력을 발생시키는 단계;
상기 제1 추진력에 의해 파쇄부 동작 및 제2 추진력에 의해 파쇄된 스케일 또는 퇴적물을 외부로 회수하는 단계; 및
상기 스케일 또는 퇴적물 회수 완료 후 준설로봇을 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇 운전방법.
청구항 10에 있어서,
상기 준설로봇의 회수방법은 후진용 공기압 액추에이터에 공기압을 주입하고, 전진용 공기압 액추에이터 및 진공 흡입압 액추에이터의 구동을 중단하는 것을 특징으로 하는 소형관로 준설로봇 운전방법.