자석휠

자석휠{MAGNETIC WHEEL}

본 발명은, 자석휠에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박의 선저부를 포함하는 부착 대상물에 회전 가능하도록 부착되는 자석휠에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 선체 표면에는 수중에서 서식하고 있는 따개비, 멍게, 세르풀라(serpula), 지중해담치, 민물조개, 부귤라군체, 가시파래, 파래 등의 수중생물이 부착 및 생육하여 여러 가지 피해를 발생시킨다.

예를 들면, 선체에 수중생물이 부착됨으로써 해수와의 마찰 저항을 증대시켜서 선박의 항해 속도를 저하시키고, 연료 소비량을 증가시켜서 경제적으로 불리해진다.

종래에는 육상 도크(dock)에 선박을 옮겨 놓고 작업자가 직접 고압 호스로 물을 분사시켜 선체 벽면의 부착물을 떼어내는 청소 작업이 일반적으로 이용되어 왔다. 이러한 방법은 청소 대상 선박을 도크로 이동시키기 위한 준비 절차를 필요로 하므로 청소 시간이 오래 걸리고 많은 작업 인원을 동원해야 하는 단점이 있다.

선박을 이동시키지 않고 다이버가 물속에 들어가 청소 장비로 선저부를 청소할 수 있으나 수중 작업 환경에 숙련된 다이버라 하더라도 넓은 범위의 선체를 청소하려면 시간이 오래 걸리고, 시계 확보가 어려워 청소 작업의 난이도가 증가 된다.

작업자가 선저부를 청소하는 방법은 효율적인 부착물의 제거가 이루어지기 어렵고, 많은 작업 인원이 필요하게 되는 문제점을 고려하여 선박 표면에 해양 생물이 부착하여 기생하는 것을 방지하도록 독성이 강한 물질이 혼합된 페인트를 도포하는 방법이 개시되어 있다.

이러한 방법은 해수를 오염시키고 다른 해양 생물에 해로운 영향을 미쳐 수중 생태계를 파괴하는 다른 문제를 초래함에 따라 국제기구에서 금지하고 있다. 또한 일정 시간이 흘러서 독성이 줄어들면 청소 후에 다시 페인트를 도포해야 한다.

이와 같은 제반 문제를 고려하여 청소 로봇이 수중에 잠긴 선체 벽면을 이동하면서 침작물을 제거하는 기술이 개시된 바 있다.

한국 등록특허 10-0811540호에 개시된 "선저 청소 및 검사용 수중로봇"은 추진력을 발생하는 장치로 선체 벽면을 따라 이동하고 수중로봇에 고정된 브러쉬를 이용하여 청소한다.

하지만 이러한 방법은 추진 장치의 설치로 인하여 청소 장비의 대형화를 초래하여 곡률이 큰 선저부를 효율적으로 청소하기 어렵고 추진 장치로 선체 벽면을 안정적으로 이동시키기 위해 많은 센서를 필요로 하여 비용 부담이 따른다.

선체의 선저부를 효과적으로 청소하기 위해서는 청소 장치가 선저부에 밀착되는 것이 중요하고, 그 방법으로 자석휠을 사용하는 방법이 있다.

도 1은 기존의 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.

기존의 자석휠은, 도 1에 도시된 바와 같이, 원형 판(강자성체)과 자석이 함께 회전하는 형태로 사용된다.

이 자석휠을 바닥판(강자성체)에 부착 시 아래와 같이 자기력선이 바닥판에 집중되어 흡착력이 강하고 구조가 단순하여 흔하게 사용된다.

하지만 원형 판이 한 개라도 바닥판과의 사이에 빈 공간이 발생하면 흡착력이 급격하게 떨어지는 단점이 있다.

도 2는 기존의 다른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 자석휠은 도 1에 도시된 자석휠과 다른 형태로서 바닥판과 빈 공간이 발생하더라도 흡착력이 어느 정도 유지되는 형태이다.

하지만 자석이 사용된 개수에 비해 바닥판에 닿는 부분은 일부분만 해당하기에 효율이 좋지 않다.

또한 바닥판(강자성체)과 닿지 않는 부분에서도 강한 자기장이 방출되기에 주변에 영향을 준다. 자석휠의 주변에 작업자가 있을 경우 강력한 자석으로 인해 상해를 입을 수 있다.

나아가 자석휠이 회전할 때 자석이 일정 간격으로 배치되었기에 바닥판과의흡착력이 균일하지 못한다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 바닥판(강자성체)과 떨어져도 자석 흡착력이 급격히 떨어지지 않고, 자기 차폐 기능으로 자석휠 주변에 자기장으로 인한 영향을 최소화 할 수 있는 자석휠을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 균형 블록; 상기 균형 블록에 마련되어 자력으로 상기 균형 블록을 부착 대상물에 부착시키는 자성체; 및 상기 균형 블록에 마련되어 상기 자성체에서 발생 되는 자기장을 상기 부착 대상물 방향으로 유도하는 자기 차폐 블록을 포함하는 자석휠이 제공될 수 있다.

상기 자기 차폐 블록은 상기 부착 대상물 방향으로 향하는 상기 자성체의 바닥부를 제외한 다른 영역을 모두 차폐시킬 수 있다.

상기 자기 차폐 블록은, 상기 자성체에서 발생 되는 자기장이 상기 균형 블록의 중심부 방향으로 나가는 것을 차폐하는 천장부; 및 상기 천장부와 연결되며 상기 자성체의 측면 방향으로 자기장이 방출되는 것을 차단하는 벽부를 포함할 수 있다.

상기 자기 차폐 블록은 상기 균형 블록에 끼워 맞춤 결합 및 용접 결합 중 선택된 하나의 방식으로 결합 될 수 있다.

상기 자기 차폐 블록은 상기 균형 블록의 중심과 수직되게 마련될 수 있다.

상기 균형 블록은, 원형 형상으로 마련되는 블록 바디; 및 상기 블록 바디의 가장자리에 마련되며 상기 블록 바디 보다 큰 직경을 갖는 테두리부를 포함할 수 있다.

상기 자성체는 상기 블록 바디에 마련될 수 있다.

상기 블록 바디에는 관통되는 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 마련될 수 있다.

상기 블록 바디에는 마찰 부재가 마련될 수 있다.

상기 균형 블록은 상기 블록 바디에 분리 가능하게 결합 되거나 상기 블록 바디와 일체로 마련되는 지지축을 더 포함할 수 있다.

상기 자성체는 영구 자석을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 자석휠이 바닥판(강자성체)과 떨어져도 자석 흡착력이 급격히 떨어지지 않고, 자기 차폐 기능으로 자석휠 주변에 자기장으로 인한 영향을 최소화 할 수 있다.

도 1은 기존의 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 기존의 다른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 측면 단면도이다.
도 6은 도 5의 일부 분해 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 자석휠의 사용 상태도이다.
도 8은 도 3에 도시된 자석휠을 부착 대상물에서 떠어내는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11과 도 12은 도 10에 도시된 자석휠의 사용 상태도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 자석휠의 결합 단면도이다.
도 15는 도 13에서 자성체와 자기 차폐 블록이 분해된 것을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 실시예의 활용예를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 도 3의 측면 단면도이고, 도 6은 도 5의 일부 분해 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자석휠(1)은, 균형 블록(10)과, 균형 블록(10)에 마련되어 자력으로 균형 블록(10)을 부착 대상물(P)에 부착시키는 자성체(20)와, 균형 블록(10)에 마련되어 자성체(20)에서 발생 되는 자기장을 부착 대상물(P) 방향으로 유도하는 자기 차폐 블록(30)을 구비한다.

균형 블록(10)은, 자성체(20)와 자기 차폐 블록(30)의 무게 균형을 맞추어 손쉽게 회전할 수 있는 형상으로 마련되어 부착 대상물(P) 예를 들어 선박의 선저부가 어느 방향에 있더라도 자성체(20)의 바닥과 평행하게 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.

본 실시 예에서 균형 블록(10)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 블록 바디(11)와, 블록 바디(11)의 양측면에 마련되는 테두리부(12)와, 블록 바디(11)의 중앙부를 관통하여 블록 바디(11)에 회전 가능하게 마련되는 지지축(13)과, 블록 바디(11)의 관통홀에 마련되어 지지축(13)의 회전을 지지하는 베어링(14)과, 지지축(13)을 테두리부(12)에 고정시키는 지지축 고정부재(15)와, 테두리부(12)의 외주면에 마련되는 마찰 부재(16)를 포함한다.

균형 블록(10)의 블록 바디(11)와 테두리부(12)는, 자성체(20)와 자기 차폐 블록(30)의 무게 균형을 맞추어 손쉽게 회전할 수 있는 형상 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 형상으로 마련될 수 있다.

균형 블록(10)의 블록 바디(11)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 자성체(20)의 설치 장소로 제공된다. 기존의 영구 자석을 여러 개 사용한 자석 휠 형태는 인근 자석과 일정 거리를 유지해야 하기에 공간적인 효율이 낮다. 하지만 본 실시 예는 더 큰 자성체(20)를 사용할 수 있기에 더 큰 흡착력을 발휘할 수 있다.

균형 블록(10)의 테두리부(12)는, 바퀴의 역할을 하는 것으로서 테두리부(12)의 외주면에는 고무를 포함하는 마찰력이 높은 재질인 마찰 부재(16)가 마련된다.

균형 블록(10)의 베어링(14)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 블록 바디(11)의 양측 가장자리에 마련될 수 있고, 블록 바디(11)와 테두리부(12)의 부드러운 회전을 가능하게 한다.

균형 블록(10)의 지지축 고정부재(15)는, 지지축(13)을 테두리부(12)에 고정시키는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 테두리부(12)에 마련된 홀에 삽입되어 지지축(13)을 테두리부(12)에 고정시킬 수 있다.

본 실시 예에서 지지축 고정부재(15)는 나사산이 외주면에 마련되어 테두리부(12)에 마련된 홀에 형성된 나사산에 나사 결합 되는 볼트일 수 있다.

자성체(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 균형 블록(10)의 블록 바디(11)에 마련되어 블록 바디(11)를 부착 대상물(P)에 부착시키는 역할을 한다.

본 실시 예에서 자성체(20)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 블록 바디(11)의 가장자리에 하나만 마련될 수 있다. 본 실시예는 자성체(20)에서 발생 되는 자기력이 후술하는 자기 차폐 블록(30)에 의해 부착 대상물(P) 방향으로 집중되므로 자석의 개수를 줄일 수 있고 이로 인해 제작비를 절감할 수 있다.

또한 본 실시 예에서 자성체(20)는 블록 바디(11)에 마련되므로 테두리부(12)가 회전하더라도 자성체(20)의 위치 변화가 거의 없기에 부착 대상물(P)에 부착되는 흡착력의 변화가 거의 없어 균일한 흡착력을 유지할 수 있다.

본 실시 예에서 자성체(20)는 영구 자석을 포함한다.

그리고 본 실시 예에서 자성체(20)는 부착 대상물(P)과의 거리를 최소화 하기 위해 자성체(20)의 바닥부는 블록 바디(11)의 내주면과 접촉(도 7 참조)될 수 있다.

자기 차폐 블록(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 블록 바디(11)의 가장자리에 마련되어 자성체(20)에서 발생 되는 자기장을 부착 대상물(P) 방향으로 집중시켜 자기장에 의한 피해를 막는 역할을 한다.

또한 자기 차폐 블록(30)에 의해 자기장의 집중도를 높일 수 있으므로 자성체(20)의 개수를 줄일 수 있다.

본 실시 예에서 자기 차폐 블록(30)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 자성체(20)에서 발생 되는 자기장이 균형 블록(10)의 중심부 방향으로 나가는 것을 차폐하는 천장부(32)와, 천장부(32)와 연결되며 자성체(20)의 상하 좌우 방향으로 자기장이 방출되는 것을 차단하는 벽부(31)를 포함한다.

본 실시 예에서 자기 차폐 블록(30)은 블록 바디(11)에 마련된 홈에 끼워 맞춤 결합 또는 용접 결합 될 수 있다.

도 7은 본 실시예의 사용 상태도이다.

본 실시 예는, 도 7에 도시된 바와 같이, 부착 대상물(P)에 사용되는 경우 균형 블록(10)이 회전하더라도 자성체(20)의 위치 변화가 거의 없기에 자성체(20)의 흡착력 변화가 거의 없다. 따라서 균일한 흡착력을 유지할 수 있다.

또한 본 실시 예는 균형 블록(10)이 회전하더라도 자성체(20)가 부착 대상물(P)과 수직을 이루므로 안정적으로 부착 대상물(P)에 부착될 수 있다.

도 8은 본 실시예를 부착 대상물에서 떼어내는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8의 (a)에 도시된 균형 블록(10)을 반 시계 방향으로 90도 회전시켜서 자석 멈춤판(SP)으로 자성체(20)를 향하게 하면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 자기력선은 자석 멈춤판(SP, 강자성체)에 대하여 작용하며, 부착 대상물(P)에는 영향을 미치지 못하기에 부착 대상물(P)에서 쉽게 떼어내는 것이 가능하다.

참고로 자석 멈춤판(SP)은 장비의 본체에 마련될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 실시 예에 따른 자석휠(100)의 균형 블록(10a)은 블록 바디(11)가 내부에 수용되는 케이스(17)를 더 구비하고, 테두리부(12)를 케이스(17)에 분리 가능하게 나사 결합한 점에서 전술한 제1 실시예와 차이점이 있다.

케이스(17)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 블록 바디와 대응되는 형상으로 마련될 수 있고, 내부는 블록 바디가 수용되도록 비워질 수 있다.

또한 케이스(17)의 양측부에는 암나사산이 마련될 수 있고, 이 암나사산에는 테두리부의 수나사산이 나사 결합 된다.

그리고 본 실시 예는 지지축의 이탈을 방지하기 위해 풀림 방지 볼트가 지지축의 일측 또는 양측에 분리 가능하게 결합 될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11과 도 12은 도 10에 도시된 자석휠의 사용 상태도이다.

본 실시예에 따른 자석휠(200)은 균형 블록(10b)의 테두리부(12b)를 바퀴 형태가 아닌 스프로킷 형태로 마련하여 체인과 연동 되게 한 점에서 전술한 실시예와 차이점이 있다.

본 실시 예는, 도 10에 도시된 바와 같이, 테두리부(12b)를 스프로킷 형태로 마련하고, 스프로킷 형태의 테두리부(12b)는 체인에 연결될 수 있다. 이 체인은 스프로킷에 의해 회전될 수 있다.

또한 본 실시 예는, 도 12에 도시된 바와 같이, 장비 본체에 연결되어 벽면뿐만 아니라 천장과 바닥에도 사용 가능하며, 선저부의 청소 용도나 용접 장비에도 적용 가능하다. 이는 전술한 실시예는 물론 후술하는 실시예에도 그대로 적용될 수 있다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 14는 도 13에 도시된 자석휠의 결합 단면도이고, 도 15는 도 13에서 자성체와 자기 차폐 블록이 분해된 것을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

본 실시예에 따른 자석휠(300)의 균형 블록(10)은 지지축(13)을 블록 바디(11)에 일체로 마련하고, 베어링(14)을 블록 바디(11)가 아닌 테두리부(12)에 마련한 점에서 전술한 실시예와 차이점이 있다.

이 경우 지지축(13)을 블록 바디(11)에 결합시킬 필요가 없으므로 작업 공수를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자석휠을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 자석휠(400)의 균형 블록(100d)은 테두리부(12)를 스프로킷 형태로 마련한 점에서 전술한 제4 실시예와 차이점이 있다.

도 17은 본 실시예의 활용예를 개략적으로 도시한 도면으로 본 실시예는 무한 궤도(M) 형태로도 응용이 가능하다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 자석휠이 바닥판(강자성체)과 떨어져도 자석 흡착력이 급격히 떨어지지 않고, 자기 차폐 기능으로 자석휠 주변에 자기장으로 인한 영향을 최소화 할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1,100,200,300,400 : 자석휠
10,10a,10b,10c,10d : 균형 블록 11 : 블록 바디
12,12b : 테두리부 12a : 수나사산
13 : 지지축 14 : 베어링
15 : 지지축 고정부재 16 : 마찰 부재
17 : 케이스 17a : 암나사산
18 : 풀림 방지 너트 20 : 자성체
30 : 자기 차폐 블록 31 : 벽부
32 : 천장부 M : 무한 궤도
P : 부착 대상물 SP : 자석 멈춤판