WO2013069987A1 - 내부 유닛에서 외부 유닛으로 실시간 전원 공급이 가능한 창문 청소 장치 - Google Patents
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Definitions
- a pair of cleaning units with a built-in magnet or the like are attached to both sides of a window by magnetic attraction to move along the surface of the window while simultaneously wiping both the outdoor and both sides of the window.
- the present invention relates to a self-adhesive window cleaning device. More particularly, the present invention provides a rechargeable battery by allowing a power supply for an externally driven cleaning unit to be supplied in real time and continuously from an inner cleaning unit.
- the present invention relates to an improved window cleaning apparatus that can drive a sensor or a pump for detergent supply from an external unit without a separate power supply.
- the glass windows installed on the wall of the building are easily contaminated and dirty due to external dust, pollution, rainwater, etc., if left for a long time. You can keep it at the level.
- cleaning the window it is relatively easy to clean it with a mop on the inner surface where the human hand touches, but the outer surface that is hard to reach the human hand is very troublesome and difficult to clean.
- the window is left as it is.
- a balcony window of a high-rise apartment in order to clean the outer surface of a window, a person has to stick out and look outward to clean the window. Therefore, various window scrubbing devices have been developed to clean windows more conveniently and safely.
- the most convenient ones currently used as such window wiping devices are the so-called magnetic double-sided glass cleaners that allow magnets to clean both sides of the window from the inside of the building.
- the specific configuration is slightly different depending on each product, but basically, a pair of cleaning holes with a built-in magnet is placed on the inside and the outside of the window respectively, If the user grabs the glass cleaning device on the indoor side and wipes it while moving along the window surface while keeping the attachment to each other by magnetic force, the glass cleaning device on the outdoor surface moves along the cleaning hole on the indoor surface by the magnetic force of the magnet. By doing so, the interior and exterior surfaces of the window can be cleaned at the same time.
- a window cleaning tool for cleaning the inside or both sides of a window at the same time by using a magnet is currently developed in various forms.
- a magnetic glass window cleaner is, for example, registered in Korean Patent No. 550279 and Patent Publication No. 10-2006. -0085274, Utility Model Registration No.0305524, can be easily found in a number of documents.
- the conventional magnetic glass cleaning device as described above has the advantage that it is possible to clean the outdoor side of the window without going out, but it is inconvenient in use because it is designed to be moved by a person holding the handle by hand and moving the body.
- the cleaning is performed only by passing through the window once, so it is difficult to clean the old days stuck to the window.
- ladders or chairs in the case of high-level windows that are out of reach of people There was also the inconvenience of having to go up and clean up.
- the present inventors have developed an automatic window wiping robot that can perform cleaning while automatically moving on a window, which is registered in Korean Patent Nos. 10-1003486 and 10. It was registered through -0987121.
- the window-cleaning robot according to the pre-registered invention by employing a drive wheel with a magnet or magnetic material in each of the indoor and outdoor robot units, and by utilizing the magnetic attraction between the drive wheel as a normal force required for friction driving It is characterized in that the window cleaning work can be performed automatically while moving in close contact with the surface above the window.
- a method of embedding a rechargeable battery in an external robot unit and recharging it after a predetermined time may be considered.
- the user should check the power supply status of the external robot unit at regular intervals to recharge it periodically.
- the user stops driving the entire robot and separates the internal and external robot units from the window to charge the battery.
- the weight of the external robot unit increases as a result of the built-in separate battery, it may adversely affect the running and safety of the robot, and additional purchase and maintenance of a battery, which is a consumable product having a finite life, is required. There were many disadvantages such as being.
- the present invention is provided with a simple power supply means to the robot unit that performs the cleaning work on the outside of the window to enable the driving of the necessary devices, such as a pump for detergent supply or various sensors, the supply of power required from the outside robot unit is Because it does not need to have a separate power source such as a battery by receiving it from the internal robot unit instead of the rechargeable battery of the battery, the weight of the device can be greatly reduced. It is a technical problem to be solved to provide an improved window cleaning robot that can prevent inconvenience.
- An apparatus for cleaning windows comprising: a first cleaning unit disposed on one side of a window, the first cleaning unit including at least one first magnetic module including a magnet; The first cleaning unit is disposed on the opposite side of the window is disposed, including a magnet of the opposite polarity to the first magnetic module of the first cleaning unit is provided so that the magnetic attraction force and the first magnetic module can act And a second cleaning unit having at least two magnetic modules embedded therein, wherein the second cleaning unit is configured to change the magnetic field from any one or both sides of the first magnetic module and the second magnetic module to electromagnetic induction.
- a window cleaning device characterized in that it comprises a; induction power generating module for generating power by inducing a voltage by.
- the first magnetic module is configured by dividing a portion having an N pole and a portion having an S pole into a plurality of regions, and the first magnetic module has a rotational or linear movement. It is preferable that the strength or direction of the magnetic field measured at a predetermined fixed position may be changed with time as possible.
- the second magnetic module is configured to be divided into a plurality of regions having a portion having an N pole and an S pole is provided so that the interlocking rotation or movement by magnetic coupling when the first magnetic module is rotated or moved.
- the induction power generation module is preferably provided to generate power by using a change in the magnetic field from the second magnetic module.
- the first cleaning unit and the second cleaning unit is provided with a first wiper and a second wiper to wipe the surface of the window while rotating, respectively.
- the first magnetic module and the second magnetic module may be coupled to the first wiper and the second wiper.
- the first magnetic module and the second magnetic module may be configured to alternately repeat an N-pole region and an S-pole region while rotating along the rotation center axis of the first wiper and the second wiper. have.
- the magnetic field changes with time when the magnetic module having the N pole and the S pole cross-arranged rotates due to the rotation of the wiper, which in turn causes magnetic induction in the coil provided in the external cleaning unit.
- an alternating current by converting the alternating current into a direct current can be used as a power source for the external cleaning unit. Therefore, in this case, by using a wiper that rotates at all times for cleaning, it can be expected that the supply of power to the external cleaning unit can be provided without providing an additional device.
- the window cleaning device of the present invention since the supply of the power required in the outer robot unit is made by receiving from the robot unit disposed on the opposite side of the window, rather than by the conventional rechargeable battery, separate self-power such as a battery There is no need to provide a device can greatly reduce the weight of the device and there is an effect that can prevent the user inconvenience, such as the release and reinstallation of the device according to the charge of the battery.
- the change of the magnetic field during rotation of the wiper is converted to a power source by electromagnetic induction, wherein the robot unit
- the wiper of the rotation is always rotated for cleaning, according to the preferred form of the present invention can supply power by using the existing cleaning configuration as it is without the addition of a rechargeable battery or a complex configuration for power supply, the design of the overall device This has the advantage of being simple.
- FIG. 1 is a view showing the overall use state as a preferred embodiment of the window cleaning apparatus of the present invention.
- FIG. 2 and 3 is a view showing in detail the first cleaning unit of the window cleaning apparatus of the present invention shown in FIG.
- FIG. 4 is a view showing in detail the second cleaning unit of the window cleaning apparatus of the present invention shown in FIG.
- FIG. 5 is a view conceptually showing the action of generating power to the induction power generation module by electromagnetic induction in the present invention.
- FIG. 6 is a view showing the operation of the magnetic module and the magnetic coupling of the magnetic module when the magnetic module is coupled to the wiper in the window cleaning apparatus according to the present invention.
- FIG. 7 is a view showing the operation of the magnetic module and the magnetic coupling of the magnetic module when the magnetic module is coupled to the drive wheel in the window cleaning apparatus according to the present invention.
- Figure 8 shows another embodiment of coupling the magnetic module to the wiper in the window cleaning apparatus according to the present invention.
- first cleaning unit 110 first body frame
- first wiper 135 wiper drive motor
- control module 150 first magnetic module
- FIG. 1 to 4 show a preferred embodiment of the window cleaning apparatus according to the present invention
- Figure 1 is a view showing the overall use of the window cleaning apparatus of the present invention
- Figures 2 and 3 4 is a view showing a first cleaning unit of the window cleaning apparatus of the present invention
- Figure 4 is a view showing a second cleaning unit of the window cleaning apparatus of the present invention.
- the window cleaning device provided in the present invention is provided with two independent cleaning units attached to each other without falling on both sides of the window using the force of a magnet without a separate supporting device built therein.
- FIG. 1 As a device for cleaning the window cleaning apparatus according to the present invention is the first cleaning unit 100 disposed on one side of the window and the second cleaning unit disposed on the opposite side of the window used It can be seen that two units, including 200, are constituted by one set.
- the first cleaning unit 100 is disposed on an indoor side of both sides of the glass window
- the second cleaning unit 200 is disposed on an outdoor side of the glass window.
- the first cleaning unit 100 and the second cleaning unit 200 are provided with magnetic modules 150 and 250 for generating magnetic force thereinto each side of the glass window by magnetic attraction between the magnetic modules. It is used to be attached to face each other.
- the first cleaning unit 100 and the second cleaning unit 200 may be used to arrange the first cleaning unit 100 on the outdoor side and the second cleaning unit 200 on the indoor side as needed. have.
- the first cleaning unit 100 is a main unit disposed on one side of a window, for example, an inner surface of a window installed in a building such as an apartment.
- the first cleaning unit 100 The wheel drive motor 125 for rotating the first driving wheel 120 is provided therein, and is configured to be movable by an external or internal power source.
- the cleaning unit disposed outside moves along with the magnetic attraction.
- the driving wheel is adhered to the window surface by the magnetic attraction between the magnets to generate the ground force necessary to move the wheel. Therefore, the cleaning unit moves automatically while maintaining the state attached to the window surface. It is designed to increase user convenience.
- the second cleaning unit 200 is a cleaning unit which is installed at a position facing the first cleaning unit 100 with the window 10 interposed therebetween, and the second cleaning unit 200 is a first cleaning unit. While maintaining the state attached to the 100 and the magnetic attraction, the main cleaning unit 100 is configured to be moved together by the magnetic force when moving along the surface of the window 10. In addition, according to the main technical features of the present invention as will be described in more detail below, the second cleaning unit 200 does not have its own power supply means therein and the power required in the unit is opposite to the window. By being configured to receive from the first cleaning unit 100 disposed in the it is possible to reduce the overall weight of the device.
- the first cleaning unit 100 As a preferred embodiment in Figures 2 and 3, the first cleaning unit 100 as a whole, the body forming a body as a support structure In contact with the surface of the frame 110, the first wiper (130), which is attached to one side of the main body frame 110 and provided to rub the surface of the window 10, the surface of the window (10) It may be configured to include the first driving wheel 120 as a rolling member to move the cloud and the first magnetic module 150 as a magnetic force generating means.
- the first cleaning unit 100 further includes a wiper drive motor 135 that rotates the first wiper 130 and a wheel drive motor 125 that provides rotational driving force for the first drive wheel 120.
- the control module 140 may be further provided to control various operations such as automatic movement of the window cleaning device, wiper driving, and driving of a magnetic module to be described later.
- the first driving wheel 120 is provided on the inner surface of the first body frame 110 to make a cloud contact with the surface of the window 10 to move the first cleaning unit 100 along the surface of the window 10. Is mounted.
- the first drive wheel 120 is a cylindrical permanent magnet center is built in the center so as to be coupled to the second drive wheel 220 of the second cleaning unit 200 to be described later by magnetic attraction It may have a structure that is covered with a friction cover made of rubber material so as to transfer a smooth driving force by preventing sliding when moving in contact with the surface of the window 10 in rolling contact.
- the friction cover surrounding the outer circumferential surface of the first drive wheel 120 is not limited to the rubber material may be provided of a variety of materials having an appropriate friction coefficient to prevent sliding.
- the first wiper 130 is configured to wipe the contact surface of the window when the first cleaning unit 100 moves on the window 10, the first wiper 130 as shown in the illustrated embodiment
- the inner surface of the first body frame 110 may be rotatably mounted about the rotation shaft 132 to rotate and to contact the surface of the window 10.
- Four first wipers 130 are provided in the form of a disk which rotates around a rotating shaft 132 formed perpendicular to the window as an example of the present invention, but in addition to this form a linear reciprocating motion in the form of a flat plate It may also be carried out in the form of rubbing the window surface through, it can be provided in various forms and number according to the choice of other persons skilled in the art.
- a brush may be attached to the outer circumferential surface of the first wiper 130 in contact with the surface of the window 10 so as to effectively clean the surface of the window 10, or a fiber cover made of microfiber may be further attached.
- the first cleaning unit 100 and the second cleaning unit 200 to be described later, the first magnetic module 150 and the second magnetic module in which a magnet or a magnetic material is embedded as a means for generating a magnetic force 250 are provided, respectively.
- the first magnetic module 150 and the second magnetic module 250 preferably include a permanent magnet so that the first cleaning unit 100 and the second cleaning unit 200 may be attached to both sides of the glass window. It functions to generate magnetic force between each other, so that the first and second cleaning units 100 and 200 respectively disposed on both sides of the glass window are attracted to each other by magnetic attraction and close to the glass window so that they can be moved simultaneously without falling off. It becomes possible.
- the second magnetic module of the second cleaning unit 200 may be disposed in a position adjacent to the window in the first cleaning unit 100. 250 and magnetic coupling is desirable to occur smoothly.
- the shape of the disk conforming to the shape of the first wiper 130 is fixed to the first wiper 130.
- the second magnetic module 250 is also coupled to the second wiper 230 installed in the second cleaning unit 200 as shown in FIG. 4. .
- the first wiper 130 and the second wiper 230 are formed by the magnetic attraction between the magnetic modules. Since it can be in close contact with a suitable force, there is an advantage that more efficient cleaning can be made in removing the contamination attached to the window surface.
- the magnet included in the first magnetic module 130 rotates along a central axis of rotation to divide radially constant regions so that the polarity is changed, that is, the region having the N pole and the S pole as shown in FIG. 5. It is preferable to configure so that repeated areas are alternately repeated. In this configuration, in addition to simply pulling each other by the magnetic attraction between the magnetic modules, the magnetic cleaning of the second cleaning unit 200 during the rotational driving of the first wiper 130 is performed. Since the second wiper 230 may also rotate together with the second wiper 230, the second cleaning unit 200 does not need to include a separate motor for driving the wiper.
- the first magnetic module 150 may be coupled to the first driving wheel 120 instead of being coupled to the first wiper 130 as described above.
- the first driving wheel 120 of the first cleaning unit 100 and the second driving wheel of the second cleaning unit 200 are combined.
- Each driving wheel is in close contact with the window surface by the pulling force between the 220 to generate a ground friction force, there is an advantage that the driving is more smooth.
- the N and S poles alternately appear while rotating along the outer circumference in configuring the magnetic module coupled to the first driving wheel 120 and the second driving wheel 220. It is more preferable to allow the second driving wheel 220 to receive the rotational torque of the first driving wheel 120 to rotate by magnetic coupling.
- the second cleaning unit 200 is a unit for cleaning while moving the opposite surface of the window in pairs with the first cleaning unit 100, the configuration of the second cleaning unit 200 described above It may be manufactured according to the same configuration as the first cleaning unit 100.
- FIG. 4 is a view illustrating an overall configuration of the second cleaning unit 200.
- the second cleaning unit 200 includes a second body frame 210, a plurality of second driving wheels 220, It is configured to include a plurality of second wiper 230 and the second magnetic module 250 by the magnetic force generation.
- the second body frame 210 forms a body of the second cleaning unit 200, and the second driving wheel 220 and the second body frame 210 are formed on the second body frame 210.
- the wiper 230 and the like are combined and fixed.
- the second cleaning unit 200 is not provided with a wheel driving motor in principle, and the second driving wheel 220 is attracted to the first cleaning unit 100 by the second cleaning unit 100.
- the cleaning unit 200 moves together, it is provided in a state fixed to the second body frame 210 to rotate naturally.
- the second magnetic module 250 is preferably implemented by being coupled to the second wiper 230 as the first magnetic module 150 in the above-described first cleaning unit 100, but in addition to the above-described first magnetic module Corresponding to the installation position of the module 150 may be coupled to the second driving wheel 220 or mounted on other parts of the second cleaning unit 200.
- first cleaning unit 100 and the second cleaning unit 200 may be further provided with a cleaning liquid tank 182, 282 for storing the cleaning liquid to more effectively clean the window.
- the washing liquid tank 182 is connected to the pump 185 (not shown in FIG. 4) through a hose, and the pump 185 sprays an appropriate amount of the washing liquid on the surface of the window 10.
- the pump preferably sprays the cleaning solution around the wipers 130 and 230 so that the first wiper 130 and the second wiper 230 can effectively clean the window 10.
- the members constituting the rotating shafts 132 and 232 of the wipers 130 and 230 provided in the first cleaning unit 100 and the second cleaning unit 200 are hollow.
- the pump is configured to spray the cleaning liquid to the surface of the window 10 through the rotary shaft 132, 232 of the wiper can be more effective cleaning.
- At least one shock absorbing bumper 186 and 286 may be further mounted on the outer circumferential surfaces of the first and second body frames 110 and 220, wherein the bumper ( 186 and 286 absorb shocks when the body frames 110 and 220 collide against a window frame (not shown) provided at the edge of the window 10 to prevent the window frame or cleaning unit from being damaged.
- the bumpers 186 and 286 may be provided with a contact sensor (not shown) to detect the contact when contacting with an external object such as a window frame as a preferred embodiment of the present invention.
- a contact sensor is provided as a pressure sensor, for example, to detect the pressure generated when the bumpers 186 and 286 come into contact with an external object.
- the contact sensor is not limited thereto, and is well known to detect contact or proximity to an object such as a photo sensor. Of course, it can be provided with a variety of sensors.
- the window cleaning apparatus of the present invention as described above, as well as the first cleaning unit 100 having the wheel drive motor 125 and the wiper rotary motor 135, as well as the second cleaning unit 200 for detergent supply It may be provided with a pump or various sensors, it is necessary to supply the power to drive these devices. Accordingly, the second cleaning unit 200 may also be provided with a separate power supply module such as a rechargeable battery. However, when the conventional power supply module is installed, the second cleaning unit 200 may affect the running and stability of the cleaning unit due to the increase in the overall weight. In terms of user convenience, there was a fear of inconvenience due to periodic charging and reinstallation after charging.
- the second cleaning unit 200 installed on the outside of the window is provided with a simple power supply means to enable the driving of necessary devices such as a detergent supply pump or various sensors, but as such power supply means Instead of driving through a rechargeable battery or other existing power source that can be considered as the power is generated by the organic action with the first cleaning unit installed inside the window to use it as a power source.
- the induced electromotive force is generated by the electromagnetic induction phenomenon from the change in the magnetic field from the magnetic module 150, 250 as described above and use it as a power source for the second cleaning unit 200
- the induced electromotive force is generated by the electromagnetic induction phenomenon from the change in the magnetic field from the magnetic module 150, 250 as described above and use it as a power source for the second cleaning unit 200
- the window cleaning device of the present invention it is possible to greatly reduce the weight of the device by not embedding its own power source, such as a conventional rechargeable battery, for supplying power required by the second cleaning unit 200.
- its own power source such as a conventional rechargeable battery
- the user can obtain an effect that can prevent the inconvenience of the user due to the use of a rechargeable battery, such as the release and reinstallation of the device.
- the wiper for rotating the window surface or the driving wheel rotating for moving the main body etc.
- the installation of the magnetic module to other moving components is proposed as a preferred embodiment of the present invention.
- the induction is performed while using an existing device configuration without adding a separate configuration to power transmission.
- simple components, such as coils allows for efficient and continuous power generation, further simplifying the overall device design and reducing manufacturing costs.
- FIG. 5 is a preferred configuration of an induction power generation module 280 for generating induced electromotive force by using a change in the magnetic field from the second magnetic module 250 in the embodiment of the present invention shown in FIGS. It is a figure which simplified form and operation
- the second magnetic module 250 is installed in the second wiper 230, wherein the second magnetic module 250 is as shown in Figures 4 and 6 as a whole It has a form, but rotates along its central axis of rotation and divides the radially constant area, consisting of alternating N and S poles.
- the induction power generation module 280 for generating power required for the second cleaning unit 200 generates power by generating induced electromotive force according to the magnetic field change of the second magnetic module 250 as described above. 2
- the magnetic module 250 is installed in a fixed state in a position adjacent to a certain distance.
- the induction power generation module 280 is preferably the most simple and effective configuration, an induction coil of appropriate capacity may be preferably used.
- the first magnetic module 150 of the first cleaning unit 100 also corresponds to the installation of the second magnetic module 250 as described above. According to it is installed coupled to the first wiper 130. Therefore, when the first wiper 130 and the first magnetic module 150 are driven to rotate in accordance with the operation of the wiper driving motor 135, the second wiper 230 and the second magnetic module 250 are formed by the magnetic coupling. As the second magnetic module 250 in which the N-pole region and the S-pole region cross each other is rotated as described above, the second magnetic module 250 rotates based on a predetermined position (that is, the position where the induction coil is installed) in the second cleaning unit 200. As you can see, the direction of the magnetic field continues to reverse over time.
- a predetermined position that is, the position where the induction coil is installed
- induction electromotive force is generated in the induction coil 280 by the electromagnetic induction phenomenon, and the coil is shown in FIG.
- an alternating current flows in a constant direction over time.
- the alternating current flowing through the induction coil 280 is converted into a direct current suitable for driving a device in the second cleaning unit 200 through a rectifying circuit using a conventional bridge diode and a voltage smoothing capacitor.
- the rectified DC power may be used to drive a device such as a sensor, or may be stored and used in a separate charging capacitor or a small rechargeable battery.
- the second magnetic module 250 may be attached to the outer surface of the second wiper 130 to generate sufficient magnetic attraction with the first magnetic module 150.
- the magnetic flux from the second magnetic module 250 passes by drilling a predetermined portion of the second wiper 230 so that the induced electromotive force may effectively occur in the coil type induction power generating module 280.
- the through hole 238 can be formed.
- the magnetic module which is essentially provided in the conventional magnetic glass double-sided cleaning device is used as a power supply means for the external cleaning unit instead of using only as the attachment holding means, the external cleaning
- the external cleaning There is no need to add a conventional rechargeable battery to supply the power required for the unit, which can be expected to have many advantages such as preventing the weight increase of the device and reducing the manufacturing cost.
- Induction power generating module 280 may be configured by fixing the induction coil on the lateral side or the outer surface of the surface.
- the second wiper 230 instead of the rotating disc form as described above, a member having a strip-like flat form as shown in FIG. 8, which reciprocates in a direction parallel to the window surface.
- the second wiper 230 is configured in a shape, and a magnet is built in the second wiper 230 such that the N pole region and the S pole region are alternately repeated, the second wiper 230 is illustrated in FIG. 5. It is also possible to be carried out in this form since the same effect is obtained.
- induction of the induced electromotive force in the induction power generating module 280 is not used to change the magnetic field of the second magnetic module 250, but through the window 10 It can be seen that the configuration to use the magnetic field change from the one magnetic module 150 is also included in the scope of the technical concept of the present invention.
- the first magnetic module 150 and the second magnetic module 250 are preferably installed in the same number in the same position, but a part of the first magnetic module 150 is a second magnetic module Even if it is installed in a state that can be rotated or reciprocated at a position that is not magnetically connected to 250 and an induction coil is installed at a position of the second cleaning unit 200 corresponding thereto, the power supply using the change of the magnetic field from the magnetic module
- Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention since delivery is possible.
- the technology related to the window cleaning device provided by the present invention may be applied to a window cleaning robot that moves by magnetic force and cleans a window while maintaining a state attached to the window surface by magnetic force by having a magnetic module embedded therein. Can be.
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Abstract
본 발명은 한 쌍의 청소 유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 이동하면서 창문의 실외면 또는 양면 모두를 동시에 닦아주는 자력 부착식 창문 청소용 장치에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 창문 청소용 장치는, 창문의 일 측면에 배치되며 자석을 포함하는 제1 마그네틱 모듈을 하나 이상 내장하고 있는 제1 청소유닛과; 상기 제1 청소유닛이 배치된 창문의 반대 측면에 배치되며 상기 제1 청소유닛의 제1 마그네틱 모듈과 반대 극성의 자석을 포함하여 상기 제1 마그네틱 모듈과 자기적 인력이 작용할 수 있도록 마련되는 제2 마그네틱 모듈이 하나 이상 내장된 제2 청소유닛;을 포함하여 구성되며, 상기 제2 청소유닛은 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 중 어느 하나 또는 양측 모두로부터 나오는 자기장의 변화를 전자기 유도에 의해 전압으로 유도하여 전력을 생성하는 유도전력 발생모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따르면 외부에서 구동되는 청소 유닛에 필요한 전원을 내측 청소 유닛으로부터 실시간 및 연속적으로 공급받을 수 있으므로 외부 청소 유닛에 센서나 세제 공급용 펌프 등을 구동하기 위한 충전 배터리 등 별도의 전원을 내장하지 않아도 되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 자석 등이 내장된 한 쌍의 청소 유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 이동하면서 창문의 실외면 또는 양면 모두를 동시에 닦아주는 자력 부착식 창문 청소용 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명은 상기와 같은 창문 청소용 장치에 있어 외부에서 구동되는 청소 유닛에 필요한 전원을 내측 청소 유닛으로부터 실시간 및 연속적으로 공급받을 수 있도록 함으로써 충전 배터리 등 별도의 전원을 내장하지 않고도 외부측 유닛에서 센서나 세제 공급용 펌프 등을 구동할 수 있도록 한 개선된 창문 청소용 장치에 관한 것이다.
일반적으로 건물의 벽면에 설치된 유리 창문들은 오랫동안 방치하게 되면 외부의 먼지, 공해, 빗물 등의 영향으로 쉽게 오염되어 지저분해지게 되므로 건물의 외벽에 설치된 창문들의 경우 적정한 주기로 자주 닦아 주어야만 채광성과 미감을 일정한 수준으로 유지할 수 있다. 하지만, 이러한 창문 닦기 작업에 있어서 사람의 손이 닿는 안쪽 면의 경우에는 걸레 등을 이용하여 비교적 용이하게 청소할 수 있지만 사람의 손이 잘 닿지 않는 바깥쪽 면의 경우에는 청소 작업이 매우 번거롭고 어려우므로 더러운 창문을 그대로 방치해 두고 있는 실정이다. 특히, 고층 아파트의 베란다 창문과 같은 경우에 있어서 사람이 창문의 바깥쪽 면을 닦기 위해서는 몸을 내밀어 밖을 내다보며 창문을 닦아야 하는바, 청소의 불편함은 물론 안전상으로도 상당히 위험하다는 문제가 있으며, 이에, 보다 편리하고 안전하게 창문을 닦을 수 있는 다양한 창문 닦기 기구들이 개발되어 왔다.
이러한 창문 닦기 기구들로서 현재 가장 편리하게 이용되고 있는 것들은 자석을 이용하여 유리창의 양 측면을 건물의 내측에서 청소할 수 있게 하는 이른바 자석식 양면 유리창 청소기구라 할 수 있다. 상기와 같은 기존의 양면 유리창 청소 기구의 구성을 보게 되면, 각 제품에 따라 세부 구성에는 다소 차이가 있지만 기본적으로 자석이 내장된 한 쌍의 청소구를 창문의 실내, 외측면에 각각 위치시켜 자석의 자력에 의해 서로 부착을 유지한 상태에서 사용자가 실내측의 유리 청소구를 잡고 창문 표면을 따라 이동시키면서 닦아주면, 자석의 자력에 의해 실외면의 유리 청소구가 실내면의 청소구를 따라 함께 이동함으로써 유리창의 실내외 면의 세척 작업이 동시에 이루어질 수 있도록 구성되어있다.
이와 같이 자석을 이용하여 창문의 실내면 또는 양면을 동시에 닦을 수 있도록 한 창문 청소구는 현재 다양한 형태로 개발되어 있으며, 이러한 자석식 유리창 청소기구는 예컨대 대한민국 특허등록 제550279호, 특허공개번호 제10-2006-0085274호, 실용신안등록 제0305524호를 비롯한 다수의 문헌에서 쉽게 확인할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자석식 유리 청소구는 외부로 나가지 않고도 창문의 실외측 면을 청소할 수 있다는 장점이 있으나, 사람이 직접 손잡이를 잡고 몸체부를 힘을 주어 이동시켜 청소하도록 되어 있으므로 사용상 불편한 점이 있는 것은 물론, 사용자가 청소구를 이동시키기 위해 힘을 가함에 있어 유리면과 평행하게 힘을 주지 못할 경우 바깥쪽 청소구가 창문으로부터 자주 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 청소시 한번 창문 위를 지나가는 것만으로 청소가 이루어지는 것이므로 창문에 고착된 묵은 때를 말끔하게 청소하기 어렵다는 단점이 있으며, 아울러 사람의 손이 닿지 않는 높은 위치의 창문 부위의 경우에는 사다리나 의자 등을 이용하여 올라가 청소해야만 하는 불편함도 가지고 있었다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 종래의 자석식 유리 청소구의 문제점을 개선하고자 자동으로 창문 위를 이동해 가면서 청소 작업을 해 줄 수 있는 자동 창문 닦기 로봇을 개발하였으며, 이는 대한민국 특허등록 제10-1003486호 및 10-0987121호를 통해 등록된 바 있다. 상기 선등록 발명에 따른 창문닦기 로봇에 의하면 실내외 로봇 유닛에 각각 자석 또는 자성체가 내장된 구동휠을 채용하고 상기 구동휠 간의 자기적 인력(引力)을 마찰 구동에 필요한 수직력(normal force)으로 활용함으로써 창문 위 표면에 밀착된 상태에서 이동해 가면서 자동으로 창문 청소 작업이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다. 상기와 같은 본 발명자의 선등록 발명에 따르면 지면에 수직인 창문 표면에서도 구동휠에 의해 자동으로 이동할 수 있는 메커니즘이 제공됨으로써 기존에 사용자가 청소구를 잡고 직접 이동시키면서 창문을 닦아야 했던 불편함을 해소하고 창문 청소가 효과적으로 이루어질 수 있게 되는 장점이 있었다.
한편, 상기와 같은 자동 창문닦기 로봇에 따르면, 외부에 배치되어 청소작업을 수행하는 로봇 유닛의 경우 내부 로봇 유닛의 이동에 이끌려 함께 이동하는 것이므로 큰 용량의 전원은 필요로 하지 않지만, 세제 분사용 펌프를 구동하거나 센서의 동작 등 부가적인 작동에 필요한 전원 공급장치를 내장하는 것이 바람직하다.
이러한 외부 로봇 유닛의 전원 공급장치로서 가장 일반적으로는 외부측 로봇 유닛에 충전식 배터리를 내장하고 일정시간 가동 후에 다시 충전하여 사용하는 방식을 고려할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 방식에 따르면, 사용자가 외부 로봇 유닛의 전원 상태를 수시로 확인하여 주기적으로 충전을 해야하는데, 충전을 위해서 전체 로봇 구동을 중지하고 내·외부 로봇 유닛을 창문으로부터 떼어내어 배터리를 충전한 뒤 다시 창문에 설치하여야 하므로 사용상의 번거로움을 줄 수 있는 문제가 있다. 또한, 별도의 배터리를 내장함으로 인해 전체적으로 외부 로봇 유닛의 중량이 증가하게 되므로 로봇의 주행성 및 안전성 등에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으며, 아울러 유한한 수명을 갖는 소모품인 배터리의 추가 구입 및 유지 관리가 요구되는 등 많은 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 창문 외측에서 청소작업을 수행하는 로봇 유닛에 간단한 전원공급 수단을 구비하여 세제 공급용 펌프나 여러 센서 등 필요한 장치의 구동을 가능하도록 하되, 외측 로봇 유닛에서 필요한 전원의 공급이 기존의 충전 배터리 등에 의하는 것이 아니라 내측 로봇 유닛으로부터 전달받아 이루어지도록 함으로써 배터리 등 별도의 자체 전원을 구비하지 않아도 되므로 장치의 무게를 크게 절감할 수 있으며 배터리의 충전에 따른 장치의 해제 및 재설치 등 사용자의 불편을 방지할 수 있는 개선된 창문 청소용 로봇을 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는, 한 쌍의 청소유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 함께 이동하면서 창문의 일면 또는 양면을 닦는 창문 청소용 장치에 있어서, 창문의 일 측면에 배치되며, 자석을 포함하는 제1 마그네틱 모듈을 하나 이상 내장하고 있는 제1 청소유닛과; 상기 제1 청소유닛이 배치된 창문의 반대 측면에 배치되며, 상기 제1 청소유닛의 제1 마그네틱 모듈과 반대 극성의 자석을 포함하여 상기 제1 마그네틱 모듈과 자기적 인력이 작용할 수 있도록 마련되는 제2 마그네틱 모듈이 하나 이상 내장된 제2 청소유닛;을 포함하여 구성되며, 상기 제2 청소유닛은 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 중 어느 하나 또는 양측 모두로부터 나오는 자기장의 변화를 전자기 유도에 의해 전압으로 유도하여 전력을 생성하는 유도전력 발생모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치를 특징적인 구성으로서 제공한다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 창문 청소 장치에서 상기 제1 마그네틱 모듈은 N극을 갖는 부분과 S극을 갖는 부분이 다수개의 영역으로 분할되어 구성되고, 상기 제1 마그네틱 모듈은 회전 또는 직선 이동이 가능하게 구비됨으로써 일정한 고정 위치에서 측정되는 자기장의 세기 또는 방향이 시간에 따라 변동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2 마그네틱 모듈은 N극을 갖는 부분과 S극을 갖는 부분이 다수개의 영역으로 분할되어 구성됨으로써 상기 제1 마그네틱 모듈의 회전 또는 이동시 자기적 결합에 의해 연동 회전 또는 이동이 가능하도록 구비되고, 상기 유도전력 발생모듈은 제2 마그네틱 모듈에서 나오는 자기장의 변화를 이용하여 전력을 생성하도록 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 창문 청소 장치에 있어 더욱 바람직하게는, 상기 제1 청소유닛과 제2 청소유닛에는 회전하면서 창문의 표면을 닦아 주는 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼가 각각 구비되고, 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼와 제2 와이퍼에 결합하여 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼의 회전 중심축을 따라 돌아가면서 N극을 띄는 영역과 S극을 띄는 영역이 교대로 반복되는 형태로 구성될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 와이퍼의 회전에 의해 N극과 S극이 교차 배열된 마그네틱 모듈이 회전할 때 시간에 따른 자기장의 변화가 발생하게 되고, 이는 결국 외부 청소 유닛에 구비된 코일에 자기유도 현상에 의해 교류 전류를 흐르게 하며, 이 교류 전류를 직류로 변환시켜 외부 청소유닛에 필요한 전원으로 사용할 수 있게 된다. 따라서, 이 경우 청소를 위해 항시 회전하는 와이퍼를 이용하여 전원 공급 수단으로 활용함으로써 별도의 추가 장치의 구비 없이 외부 청소유닛에 대한 전원의 공급이 가능하게 되는 장점을 기대할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 창문 청소 장치에 따르면, 외측 로봇 유닛에서 필요한 전원의 공급이 기존의 충전 배터리 등에 의하는 것이 아니라 창문 반대측에 배치된 로봇 유닛으로부터 전달받아 이루어지므로, 배터리 등 별도의 자체 전원을 구비하지 않아도 되어 장치의 무게를 크게 절감할 수 있으며 배터리의 충전에 따른 장치의 해제 및 재설치 등 사용자의 불편을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 대한 바람직한 형태에 따르면, 청소 로봇 유닛들 간의 전원 전달에 있어 회전 와이퍼에 마그네틱 모듈을 결합함으로써 와이퍼의 회전시 자기장의 변화를 전자기 유도에 의해 전원으로 변환하여 활용하며, 이때 로봇 유닛의 와이퍼는 청소를 위해 항상 회전하고 있는바, 이러한 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 전원 공급을 위해 충전 배터리나 복잡한 구성의 추가 없이 기존의 청소용 구성을 그대로 이용하여 전원을 공급할 수 있으므로 전체적인 장치의 설계를 간단하게 할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 창문 청소 장치에 대한 바람직한 일 실시예로서 전체적인 사용 상태를 도시한 도면이다.
도2 및 도3는 도1에 도시된 본 발명의 창문 청소 장치 중 제1 청소유닛을 상세하게 도시한 도면이다.
도4는 도1에 도시된 본 발명의 창문 청소 장치 중 제2 청소유닛을 상세하게 도시한 도면이다.
도5는 본 발명에서 전자기 유도에 의해 유도전력 발생모듈에 전력이 발생하는 작용을 개념적으로 도시한 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 있어 와이퍼에 마그네틱 모듈을 결합하는 경우 마그네틱 모듈의 자석 구조 및 마그네틱 커플링에 의한 작용을 도시한 도면이다.
도7은 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 있어 구동휠에 마그네틱 모듈을 결합하는 경우 마그네틱 모듈의 자석 구조 및 마그네틱 커플링에 의한 작용을 도시한 도면이다.
도8은 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 있어 와이퍼에 마그네틱 모듈을 결합하는 또 다른 형태의 실시예를 도시한 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 제1 청소유닛 110 : 제1 본체 프레임
120 : 제1 구동휠 125 : 휠 구동모터
130 : 제1 와이퍼 135 : 와이퍼 구동모터
140 : 제어 모듈 150 : 제1 마그네틱 모듈
220 : 제2 구동휠 230 : 제2 와이퍼
250 : 제2 마그네틱 모듈 280 : 유도전력 발생모듈
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 창문 청소 장치의 구성과 동작 및 그 제어 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도1 내지 도4는 본 발명에 따른 창문 청소 장치에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면으로서, 도1은 본 발명의 창문 청소 장치에 대한 전체적인 사용 상태를 도시한 도면이고, 도2 및 도3은 본 발명의 창문 청소 장치 중 제1 청소유닛을 도시한 도면이며, 도4는 본 발명의 창문 청소 장치 중 제2 청소유닛을 도시한 도면이다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 창문 청소 장치는 내장된 별도의 지지 장치 없이 자석의 힘을 이용해 2개의 독립적인 청소 유닛이 창문의 양쪽 측면에 떨어지지 않고 각각 부착되어 같이 이동하며 창문을 닦아 주는 장치로서, 도1 에 도시된 실시예를 참조하면 본 발명에 따른 창문 청소 장치는 창문의 일측에 배치되는 제1 청소유닛(100)과 창문의 반대측에 배치되어 사용되는 제2 청소유닛(200)을 포함하여 크게 2개의 유닛이 1조를 이루어 구성되는 것임을 알 수 있다.
도1 내지 도4에 도시된 내용을 참조하면, 상기 제1 청소유닛(100)은 유리창의 양 측면 중 실내측 면에 배치되고, 제2 청소유닛(200)은 유리창의 실외측 면에 배치되며, 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)은 각각 내부에 자력을 발생하는 마그네틱 모듈(150)(250)을 구비함으로써 상기 마그네틱 모듈 간의 자기적 인력에 의해 유리창의 양 측면으로 서로 대향하도록 부착되어 사용된다. 한편, 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)은 필요에 따라 제1 청소유닛(100)을 실외측에 배치하고 제2 청소유닛(200)을 실내측에 배치하여 사용할 수도 있다.
여기서, 상기 제1 청소유닛(100)은 창문의 일 측, 예를 들어, 아파트 등 건물에 설치된 창문의 내부 면에 배치되는 메인 유닛으로서, 도2를 참조하면 상기 제1 청소유닛(100)의 내부에는 제1 구동휠(120)을 회전시키는 휠구동모터(125)가 구비되어 있음으로써 외부 또는 내부 전원에 의해 자체적으로 이동이 가능하도록 구성되어 있다. 종래의 자석 부착식 청소 장치의 경우 대부분 사용자가 2개의 청소 유닛 중 내부측 유닛을 손으로 잡고 힘주어 이동시키면 바깥쪽에 배치된 청소 유닛이 자기적 인력에 의해 따라 움직이도록 하는 것이었음에 비하여, 도시된 창문 청소장치의 경우 자석 간의 자기적 인력으로 구동휠이 창문 표면에 밀착됨에 의해 휠 이동에 필요한 접지력이 발생하므로 청소 유닛이 창문 표면에 부착된 상태를 유지하면서 자동으로 이동해 가며 청소 작업을 수행하여 사용자의 편의성을 높일 수 있도록 되어 있다.
그리고, 제2 청소유닛(200)은 창문(10)을 사이에 두고 상기 제1 청소유닛(100)과 대향하는 위치에 설치되는 청소 유닛으로서, 상기 제2 청소유닛(200)은 제1 청소유닛(100)과 자기적 인력에 의해 부착된 상태를 유지하면서, 메인 유닛인 제1 청소유닛(100)이 창문(10) 표면을 따라 이동할 때 자력에 의해 이끌려 함께 이동할 수 있도록 구성된다. 또한, 이후에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이 본 발명의 주요한 기술적 특징에 의하면, 상기 제2 청소유닛(200)은 내부에 자체적인 전원 공급 수단을 구비하지 않고 유닛 내에서 필요로 하는 전력은 창문 반대편에 배치된 제1 청소유닛(100)으로부터 전달받을 수 있도록 구성됨으로써 전체적인 기기 중량을 줄일 수 있도록 되어 있다.
한편, 도2 및 도3에 바람직한 실시예로서 도시된 제1 청소유닛(100)의 구성 형태를 더욱 구체적으로 살펴 보면, 상기 제1 청소유닛(100)은 전체적으로, 지지 구조체로서 몸체를 형성하는 본체 프레임(110)과, 상기 본체 프레임(110)의 일측에 부설되어 창문(10) 표면을 문질러 닦아 줄 수 있도록 구비되는 제1 와이퍼(wiper)(130)와, 창문(10)의 표면에 접촉하여 구름 이동하는 휠 부재로서 제1 구동휠(120) 및 자력 발생 수단으로서 제1 마그네틱 모듈(150)을 기본적으로 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 청소유닛(100)은 상기 제1 와이퍼(130)를 회전시키는 와이퍼 구동모터(135)와 제1 구동휠(120)에 대한 회전 구동력을 제공하는 휠 구동모터(125)를 더욱 포함할 수 있으며, 창문 청소 장치의 자동 이동과 와이퍼 구동 및, 후술하는 마그네틱 모듈의 구동 등 각종 동작 제어를 위해 제어 모듈(140)이 더욱 마련될 수 있다.
상기 제1 구동휠(120)은 제1 청소유닛(100)을 창문(10)의 표면을 따라 이동시키도록 창문(10)의 표면에 구름접촉 가능하게 제1 본체 프레임(110)의 내측면에 장착된다. 본 발명에 있어서 상기 제1 구동휠(120)은 후술하는 제2 청소 유닛(200)의 제2 구동휠(220)과 자기적 인력에 의해 결합할 수 있도록 중심부에 원통형의 영구자석 중심체가 내장되고, 그 둘레에는 창문(10)의 표면을 구름 접촉하며 이동할 때 미끄러짐을 방지하여 원활한 구동력을 전달할 수 있도록 고무 재질의 마찰커버로 씌운 구조를 가질 수 있다. 한편, 상기 제1 구동휠(120)의 외주면을 감싸는 마찰커버는 고무 재질에 한정되지 않고 슬라이딩 방지를 위해 적절한 마찰 계수를 갖는 다양한 재질로 마련될 수 있음은 물론이다.
상기 제1 와이퍼(130)는 제1 청소유닛(100)이 창문(10) 위를 이동할 때 창문 표면에 접촉하여 닦아 주는 구성으로서, 상기 제1 와이퍼(130)는 도시된 실시예에서 보는 것과 같이 창문(10)의 표면에 회전하며 슬라이딩 접촉할 수 있도록 제1 본체프레임(110)의 내측면에 회전축(132)을 중심으로 회전 가능하게 장착될 수 있다. 상기 제1와이퍼(130)는 본 발명의 바람직한 일 예로서 창문 면에 수직으로 형성되는 회전축(132)을 중심으로 회전하는 원판의 형태로 4개가 마련되어 있으나, 이러한 형태 이외에도 평판 형태로서 직선 왕복 운동을 통해 창문 표면을 문질러 닦아 주는 형태로도 실시될 수 있으며, 기타 당업자의 선택에 따라 다양한 형태 및 갯수로 마련될 수 있다. 또한, 상기 창문(10)의 표면과 접촉하는 제1 와이퍼(130)의 외주면에는 창문(10)의 표면을 효과적으로 청소할 수 있도록 브러쉬가 부착되거나 미세사로 제작된 섬유 커버 등이 더욱 부착될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 제1 청소유닛(100)과 후술하는 제2 청소유닛(200)에는 자력을 발생하는 수단으로서 자석 또는 자성체가 내장된 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250)이 각각 구비된다. 상기 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250)은 바람직하게는 영구 자석을 포함하여 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)이 유리창의 양측 면에 부착될 수 있도록 상호간에 자력을 발생시키는 기능을 하며, 이에 따라 유리창의 양측 면에 각각 배치된 제1, 제2 청소유닛(100, 200)이 자기적 인력에 의해 서로 끌어 당겨져 유리창에 밀착됨으로써 떨어지지 않고 동시에 이동이 가능하게 된다.
상기 제1 마그네틱 모듈(150)이 설치되는 위치에 특별한 제한이 있는 것은 아니나, 가급적 제1 청소유닛(100) 내에서 창문과 인접한 위치에 배치함으로써 제2 청소유닛(200)의 제2 마그네틱 모듈(250)과 자기적 결합이 원활하게 일어날 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도1 내지 도4에 도시된 내용에 따르면, 상기와 같은 제1 마그네틱 모듈(150)을 구성함에 있어 제1 와이퍼(130)의 형태에 맞는 디스크의 형상으로 하여 제1 와이퍼(130)에 결합 고정한 예를 본 발명에 대한 바람직한 예로서 제시하고 있으며, 이에 대응하여 제2 마그네틱 모듈(250) 역시 도4에 도시된 바와 같이 제2 청소유닛(200)에 설치되는 제2 와이퍼(230)에 결합된다.
이와 같이 와이퍼(130)(230)에 마그네틱 모듈(150)(250)을 결합하는 구성에 따르면, 마그네틱 모듈들 간의 자기적 인력에 의해 제1 와이퍼(130)와 제2 와이퍼(230)가 창문 면에 적당한 힘으로 밀착될 수 있으므로 창문 면에 붙어있는 오염을 제거함에 있어 더욱 효율적인 청소가 이루어질 수 있는 장점이 있다.
또한, 더욱 바람직하게는. 상기 제1 마그네틱 모듈(130)에 포함되는 자석은 도5에 도시된 바와 같이 중심 회전축을 따라 돌아가면서 방사상으로 일정한 영역을 분할하여 극성이 바뀌도록, 즉 도시된 것처럼 N극을 띄는 영역과 S극을 띄는 영역이 교대로 반복되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하게 되면, 단순히 마그네틱 모듈 간에 자기적 인력에 의해 서로 당기는 작용을 하는 것 이외에도 상기 제1 와이퍼(130)의 회전 구동시 마그네틱 커플링(magnetic coupling)에 의해 제2 청소유닛(200)의 제2 와이퍼(230)도 연동하여 함께 회전이 이루어질 수 있으므로 제2 청소유닛(200)에는 와이퍼 구동을 위한 별도의 모터를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.
한편, 상기 제1 마그네틱 모듈(150)은 상기와 같이 제1 와이퍼(130)에 결합되는 대신 제1 구동휠(120)에 결합되는 것도 가능하다. 이와 같이 제1 구동휠(120)에 제1 마그네틱 모듈(150)을 결합하게 되면, 제1 청소유닛(100)의 제1 구동휠(120)과 제2 청소유닛(200)의 제2 구동휠(220) 간의 끌어당기는 힘에 의해 각 구동휠이 창문 면에 밀착되어 접지 마찰력이 발생하므로 더욱 구동이 원활하게 되는 장점이 있다.
또한, 이 경우에도 도7에 도시된 것과 같이 제1 구동휠(120)과 제2 구동휠(220)에 결합된 마그네틱 모듈을 구성함에 있어 외주면을 따라 돌아가면서 N극과 S극이 번갈아 나타나도록 구성함으로써 마그네틱 커플링(magnetic coupling)에 의해 제2 구동휠(220)이 제1 구동휠(120)의 회전 토크를 전달받아 회전할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
다음으로, 제2 청소유닛(200)은 상기한 제1 청소유닛(100)과 쌍을 이루어 창문의 반대측 표면을 이동하면서 청소하기 위한 유닛으로서, 상기 제2 청소유닛(200)의 구성은 전술한 제1 청소유닛(100)과 대체로 동일한 구성에 따라 제작될 수 있다. 도4는 제2 청소유닛(200)에 대한 전체적인 구성을 도시한 도면으로서 도4에 따르면 상기 제2 청소유닛(200)은 제2 본체 프레임(210), 복수의 제2 구동휠(220), 복수의 제2 와이퍼(230) 및 자력 발생을 의한 제2 마그네틱 모듈(250)을 포함하여 구성된다.
상기 제2 청소유닛(200)에 있어서 제2 본체 프레임(210)은 제2 청소유닛(200)의 몸체를 형성하며, 상기 제2 본체 프레임(210)에 제2 구동휠(220)과 제2 와이퍼(230) 등이 결합되어 고정된다. 상기 제2 청소유닛(200)에는 전술한 제1 청소유닛(100)과는 달리 원칙적으로 휠 구동모터가 구비되지 않으며, 제2 구동휠(220)은 제1 청소유닛(100)에 이끌려 제2 청소유닛(200)이 함께 이동할 때 자연스럽게 회전하도록 제2 본체 프레임(210)에 축 고정된 상태로 구비된다.
상기 제2 마그네틱 모듈(250)은 전술한 제1 청소유닛(100)에 있어 제1 마그네틱 모듈(150)과 같이 제2 와이퍼(230)에 결합되어 실시되는 것이 바람직하지만, 이외에도 전술한 제1 마그네틱 모듈(150)의 설치 위치에 대응하여 제2 구동휠(220)에 결합되거나 기타 제2 청소유닛(200)의 다른 부위에 장착되어 실시되는 것도 가능하다.
전술한 것과 같은 기본적인 구성과 더불어, 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)에는 다양한 부가적인 구성들이 추가될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 청소유닛(100) 및/또는 제2 청소유닛(200)에는 창문을 더욱 효과적으로 청소할 수 있도록 세척액을 저장하는 세척액 탱크(182)(282)가 더욱 구비될 수 있다. 상기 세척액 탱크(182)는 호스를 통해 펌프(185)(도4에는 도시되지 않음)와 연결되며, 펌프(185)에 의해 적당한 량의 세척액을 창문(10)의 표면에 분사하게 된다. 이때 상기 펌프는 제1 와이퍼(130) 및 제2 와이퍼(230)가 효과적으로 창문(10)을 청소할 수 있도록 와이퍼(130)(230)의 주변에 세척액을 분사하는 것이 바람직하다. 이에 본 발명에 대한 더욱 바람직한 일예로서 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)에 구비된 각 와이퍼(130)(230)의 회전축(132)(232)을 구성하는 부재는 중공관 형태의 파이프 부재로 마련하고, 상기 펌프는 와이퍼의 회전축(132)(232)을 통해 창문(10) 표면에 세척액을 분사시키도록 구성하면 더욱 효과적인 청소가 이루어질 수 있다.
또한, 도시된 실시예에 따르면, 상기 제1, 제2 본체 프레임(110)(220)의 외주면에는 적어도 하나의 충격 흡수용 범퍼(186)(286)가 더욱 장착될 수 있는데, 여기서 상기 범퍼(186)(286)는 본체 프레임(110)(220)이 창문(10)의 가장자리에 마련된 창문틀(도시되지 않음) 등에 부딪칠 때 충격을 흡수하여 창문틀이나 청소 유닛이 파손되는 것을 방지하기 위한 것이다. 한편, 상기 범퍼(186)(286)에는 본 발명에 대한 더욱 바람직한 일예로서 창문틀과 같은 외부물체와 접촉시에 그 접촉을 감지하도록 접촉 센서(미도시)가 마련될 수 있다. 이러한 접촉 센서는 예컨대 범퍼(186)(286)가 외부물체에 접촉시 발생되는 압력을 감지하도록 압력 센서로 마련되나, 이에 한정되지 않고, 포토 센서 등 물체와의 접촉 또는 근접 여부를 감지하는 공지된 다양한 센서로 마련될 수도 있음은 물론이다.
상기와 같이 본 발명의 창문 청소 장치에 의하면, 휠구동 모터(125) 및 와이퍼 회전모터(135)를 구비하고 있는 제1 청소유닛(100)은 물론, 제2 청소유닛(200) 역시 세제 공급용 펌프나 각종 센서 등을 구비할 수 있는바, 이러한 장치들의 구동을 위해 전원의 공급을 필요로 하게 된다. 이에 따라 제2 청소유닛(200)에도 충전 배터리 등 별도의 전원공급 모듈을 마련할 수도 있으나, 이와 같은 기존의 전원공급 모듈을 장착할 경우 전체적인 중량 증가로 인해 청소 유닛의 주행성 및 안정성에 영향을 미칠 수 있으며, 사용자 편의성의 측면에서도 주기적인 충전 및 충전후 재설치로 인한 불편의 우려가 있었다.
이에 따라, 본 발명에서는 창문 외측에 설치되는 제2 청소유닛(200)에 있어서도 간단한 전원공급 수단을 구비하여 세제 공급용 펌프나 여러 센서 등 필요한 장치의 구동을 가능하도록 하되, 이러한 전원공급 수단으로서 일반적으로 고려할 수 있는 충전지나 기타 기존의 전원 장치를 통한 구동이 아니라 창문 내측에 설치된 제1 청소유닛과의 유기적 작용에 의해 전력이 발생되게 하여 이를 전원으로 사용하도록 하고 있다.
즉, 전술한 바와 같이 본 발명의 창문 청소 장치에 따르면, 상기 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)에는 창문 표면에의 부착 유지 및 연동 이동을 위해 각각 마그네틱 모듈(150)(250)이 내장되어 있는데, 본 발명에서는 상기와 같은 마그네틱 모듈(150)(250)에서 나오는 자기장의 변화로부터 전자기 유도 현상에 의해 유도 기전력을 발생시키고 이를 제2 청소유닛(200)에 필요한 전원으로 사용할 수 있도록 한 점에 주요한 기술적 특징이 있다.
따라서, 이와 같은 본 발명의 창문 청소 장치에 의하면, 외측 제2 청소유닛(200)에서 필요한 전원의 공급을 위해 기존의 충전 배터리 등 자체 전원을 내장하지 않음으로써 장치의 무게를 크게 절감할 수 있으며 배터리의 충전시 장치의 해제 및 재설치 등 충전식 배터리를 사용함에 따른 사용자의 불편을 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 아래에서 설명하는 바와 같이, 본 발명에서는 상기와 같은 마그네틱 모듈의 자기장 변화를 이용한 전원 전달에 있어, 창문 표면을 회전하면서 닦아 주는 와이퍼나 본체 이동을 위해 회전하는 구동휠 등 청소 작업을 위해 항상 움직이고 있는 타 구성요소에 마그네틱 모듈을 설치하는 것을 본 발명에 대한 바람직한 실시 형태로서 제시하고 있는바, 이러한 바람직한 구성에 따르면, 전원 전달에 별도의 구성을 추가함 없이 기존의 장치 구성을 그대로 이용하면서 유도 코일과 같은 간단한 부품의 추가만으로 효과적이고 연속적인 전원 발생이 가능하므로 전체적인 장치의 설계가 간단해지고 제조 비용을 절감할 수 있는 등의 추가적인 장점도 기대할 수 있다.
이하에서는, 상기와 같은 내부 유닛에서 외부 유닛으로 실시간 전원 공급이 가능한 창문 청소 장치로서 본 발명의 기술적 구성 특징 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도5는 도1 내지 도4에 도시된 본 발명의 실시예에 있어서, 제2 마그네틱 모듈(250)로부터 나오는 자기장의 변화를 이용하여 유도 기전력을 발생하는 유도전력 발생모듈(280)에 대한 바람직한 구성 형태 및 작용을 간략화하여 도시한 도면이다.
도4에 도시된 구성에 따르면, 제2 마그네틱 모듈(250)은 제2 와이퍼(230)에 설치되며, 이때 상기 제2 마그네틱 모듈(250)은 도4 및 도6에 도시된 것과 같이 전체적으로 원판의 형태를 갖도록 하되, 그 중심 회전축을 따라 돌아가면서 방사상으로 일정한 영역을 분할하여 N극과 S극이 번갈아 바뀌는 형태로 구성된다. 또한, 제2 청소유닛(200)에 필요한 전원을 생성하는 유도전력 발생모듈(280)은 상기와 같은 제2 마그네틱 모듈(250)의 자기장 변화에 따른 유도 기전력을 발생시켜 전원을 생성하는 것으로서, 제2 마그네틱 모듈(250)과 일정거리를 두고 인접한 위치에 고정된 상태로 설치된다. 상기 유도전력 발생모듈(280)은 가장 간단하면서도 효과적인 구성으로서 적정 용량의 유도 코일이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 상기와 같은 제2 마그네틱 모듈(250)의 설치에 대응하여 제1 청소유닛(100)의 제1 마그네틱 모듈(150) 역시 도2 및 도3을 참조하면, 기본적으로 도6에 도시된 형태에 따르면서 제1 와이퍼(130)에 결합 설치된다. 따라서, 와이퍼 구동모터(135)의 작동에 따라 제1 와이퍼(130) 및 제1 마그네틱 모듈(150)을 회전 구동시키면 마그네틱 커플링에 의해 제2 와이퍼(230) 및 제2 마그네틱 모듈(250)이 연동 회전하게 되며, 이와 같이 N극 영역과 S극 영역이 교차 형성된 제2 마그네틱 모듈(250)이 회전함에 따라 제2 청소유닛(200) 내의 일정한 위치(즉, 유도 코일이 설치된 위치)를 기준으로 볼 때 자기장의 방향이 시간에 따라 계속해서 반대로 바뀌게 된다.
따라서, 상기와 같이 유도 코일(280)의 중심부를 통과하는 자속의 방향이 계속해서 바뀜에 따라 전자기 유도 현상에 의해 상기 유도 코일(280)에는 유도 기전력이 발생하여 코일에는 도5의 (b)에 도시된 바와 같이 시간에 따라 방향이 일정하게 바뀌는 교류 전류가 흐르게 된다. 상기와 같이 유도 코일(280)에 흐르는 교류 전류는 통상의 브리지 다이오드를 이용한 정류 회로 및 전압평활 커패시터 등을 통해 제2 청소유닛(200) 내에서 장치 구동에 적합한 직류로 변환되어 사용된다. 이때, 상기와 같이 정류된 직류 전원은 바로 센서 등 장치의 구동에 사용될 수도 있고, 별도의 충전 커패시터나 소형 충전 배터리에 저장되어 사용될 수도 있다.
한편, 도4에 도시된 바람직한 구성 형태에 따르면, 상기 제2 마그네틱 모듈(250)은 제1 마그네틱 모듈(150)과 충분한 자기적 인력이 발생하도록 제2 와이퍼(130)의 외측면에 부착될 수 있으며, 이 경우 상기한 코일 방식의 유도전력 발생모듈(280)에 있어 유도 기전력 발생이 효과적으로 일어날 수 있도록 제2 와이퍼(230)의 일정 부분마다 천공함으로써 제2 마그네틱 모듈(250)에서 나온 자속이 통과할 수 있는 관통공(238)을 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
이상과 같은 본 발명의 주요한 기술적 특징에 따르면, 기존의 자석식 유리 양면 청소 장치에서 필수적으로 구비되는 마그네틱 모듈을 부착 유지 수단으로서만 활용하지 않고 외부 청소 유닛에 대한 전력 공급 수단으로서 활용하는바, 외부 청소 유닛에 필요한 전원의 공급을 위해 기존의 충전 배터리 등을 추가하지 않아도 되므로 장치의 중량 증가를 방지하고 제조 비용도 절감할 수 있는 등 많은 장점을 기대할 수 있게 된다.
아울러, 상기와 같은 본 발명의 기술적 개념은 도5에 도시된 실시 형태 이외에도 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 청소유닛(200)의 제2 구동휠(220)에 있어 도7에 도시된 형태와 같이 N극과 S극이 교차하는 형태로 구성하는 경우 상기 제2 구동휠(220)의 축 방향 측면 또는 표면 외측에 유도 코일을 고정하는 방식으로 유도전력 발생모듈(280)을 구성할 수도 있다.
또한, 또 다른 예로서 제2 와이퍼(230)의 형태에 있어 전술한 것과 같은 회전 원판 형태 대신 도8에 도시된 실시예와 같이 띠형 평판 형태의 부재로서, 창문 면에 평행인 방향으로 왕복 이동하는 형태로 제2 와이퍼(230)를 구성하고, 상기와 같은 제2 와이퍼(230)에 N극 영역과 S극 영역이 교대로 반복되도록 자석을 내장하여 제2 마그네틱 모듈로 구성하더라도 도5에 도시된 것과 같은 효과를 나타내므로 이러한 형태로 실시되는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 대한 최선의 실시 형태는 아니지만, 유도전력 발생모듈(280)에서 유도 기전력을 발생시킴에 있어 제2 마그네틱 모듈(250)의 자기장 변화를 이용하는 것이 아니라 창문(10)을 통과한 제1 마그네틱 모듈(150)로부터의 자기장 변화를 이용하도록 구성하는 것도 본 발명의 기술적 개념의 범위에 포함되는 것으로 볼 수 있다. 나아가, 본 발명에 있어, 상기 제1 마그네틱 모듈(150)과 제2 마그네틱 모듈(250)은 동일한 위치에 동일한 갯수로 설치되는 것이 바람직하지만, 제1 마그네틱 모듈(150) 중의 일부를 제2 마그네틱 모듈(250)과 자기적으로 연결되지 않는 위치에 회전 또는 왕복 이동 가능한 상태로 설치하고, 이와 대응되는 제2 청소유닛(200)의 위치에 유도 코일을 설치하더라도 마그네틱 모듈로부터의 자기장 변화를 이용한 전원의 전달이 가능하므로 이러한 실시 형태 역시 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 제공하는 창문 청소장치에 관한 기술은 내부에 마그네틱 모듈을 내장하여 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문 표면에 부착된 상태를 유지하면서 자력으로 이동하며 창문을 닦아 주는 창문 청소용 로봇에 적용될 수 있다.
Claims (13)
- 한 쌍의 청소유닛이 자기(磁氣)적 인력에 의해 창문의 양 측면에 각각 부착된 상태에서 창문 표면을 따라 함께 이동하면서 창문의 일면 또는 양면을 닦는 창문 청소용 장치에 있어서,창문의 일 측면에 배치되며, 자석을 포함하는 제1 마그네틱 모듈을 하나 이상 내장하고 있는 제1 청소유닛과;상기 제1 청소유닛이 배치된 창문의 반대 측면에 배치되며, 상기 제1 청소유닛의 제1 마그네틱 모듈과 반대 극성의 자석을 포함하여 상기 제1 마그네틱 모듈과 자기적 인력이 작용할 수 있도록 마련되는 제2 마그네틱 모듈이 하나 이상 내장된 제2 청소유닛;을 포함하여 구성되며,상기 제2 청소유닛은 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 중 어느 하나 또는 양측 모두로부터 나오는 자기장의 변화를 이용하여 유도 기전력을 발생시킴으로써 전력을 생성하는 유도전력 발생모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 마그네틱 모듈은 N극을 갖는 부분과 S극을 갖는 부분이 다수개의 영역으로 분할되어 구성되고, 상기 제1 마그네틱 모듈은 회전 또는 이동이 가능하게 구비됨으로써 일정한 고정 위치에서 측정되는 자기장의 세기 또는 방향이 시간에 따라 변동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제2 마그네틱 모듈은 N극을 갖는 부분과 S극을 갖는 부분이 다수개의 영역으로 분할되어 구성됨으로써 상기 제1 마그네틱 모듈의 회전 또는 이동시 자기적 결합에 의해 연동 회전 또는 이동이 가능하도록 구비되고, 상기 유도전력 발생모듈은 제2 마그네틱 모듈에서 나오는 자기장의 변화를 이용하여 전력을 생성하도록 구비된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 청소유닛과 제2 청소유닛에는 창문의 표면을 닦아 주는 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼가 각각 구비되고, 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼와 제2 와이퍼에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 와이퍼와 제2 와이퍼는 창문 면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼 및 제2 와이퍼의 회전 중심축을 따라 돌아가면서 N극을 띄는 영역과 S극을 띄는 영역이 교대로 반복되도록 구성된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 와이퍼와 제2 와이퍼는 창문 면에 평행하게 이동할 수 있도록 구비되고, 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 와이퍼와 제2 와이퍼의 이동 방향을 따라 N극을 띄는 영역과 S극을 띄는 영역이 교대로 반복되도록 구성된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 청소유닛에는 창문의 표면에 접하여 회전하면서 상기 제1 청소유닛을 이동시키는 제1 구동휠 및 상기 제1 구동휠을 회전시키는 휠 구동모터가 더욱 구비되고, 상기 제1 구동휠에는 제1 마그네틱 모듈이 결합됨과 동시에, 상기 유도전력 발생모듈은 상기 제1 구동휠에서 나오는 자기장의 변화를 이용하여 전력을 생성하도록 구비된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 청소유닛에는 창문의 표면에 접하여 회전하면서 상기 제1 청소유닛을 이동시키는 제1 구동휠 및 상기 제1 구동휠을 회전시키는 휠 구동모터가 더욱 구비되고, 상기 제2 청소유닛에는 창문의 표면에 접하여 회전하면서 상기 제2 청소유닛을 이동시키는 제2 구동휠이 구비되며,상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 상기 제1 구동휠과 제2 구동휠에 각각 결합되어 상기 제1 구동휠의 회전시 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈 간의 자기 결합(magnetic coupling)에 의해 제2 구동휠이 연동 회전할 수 있도록 구성됨과 동시에, 상기 유도전력 발생모듈은 상기 제2 구동휠에서 나오는 자기장의 변화를 이용하여 전력을 생성하도록 구비된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 마그네틱 모듈과 제2 마그네틱 모듈은 그 외주면을 따라 돌아가면서 N극과 S극이 번갈아 나타나도록 구성된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유도전력 발생모듈은 고정된 위치에 설치되는 유도 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 유도전력 발생모듈은 상기 유도 코일에 의해 유도된 교류를 직류로 변환하는 정류 회로를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 유도전력 발생모듈에서 생성된 전류를 저장할 수 있는 충전 모듈이 더욱 구비되는 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2 마그네틱 모듈은 상기 제2 와이퍼의 외부 측면에 부착되고, 상기 제2 와이퍼에는 관통공이 형성되어 상기 제2 마그네틱 모듈에서 나오는 자력선이 상기 관통공을 통과하여 상기 유도전력 발생모듈에 유도 기전력이 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 창문 청소 장치.
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