(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石ホイールのそれぞれに一側部が連結され、内部が互いに連通しない上部空間部と下部空間部とが具備された複数のシリンダー部と、
前記複数のシリンダー部を互いに連結し、流体の移動通路となる流路部とを含み、
前記複数のシリンダー部は、
内部に乗降可能に設けられるピストンによって前記上部空間部と前記下部空間部とに区画されるシリンダー胴体と、
一側部は前記ピストンに連結し、他側部は前記磁石ホイールに連結するピストンロードとを含み、
前記流路部は、前記上部空間部と前記下部空間部の流体を互いに混ざらないように移動させて前記磁石ホイールに加えられる荷重を均等に分散させ、
前記シリンダー胴体または前記ピストンロードには、前記シリンダー胴体の下降高さを制限するストッパーが設けられるが、前記ストッパーは、最前方に位置する前記シリンダー胴体または前記ピストンロードと、最後方に位置する前記シリンダー胴体または前記ピストンロードとにそれぞれ設けられる
ことを特徴とする磁石ホイールの荷重分散装置。
【請求項２】
前記シリンダー胴体の内径は、全て同一に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の磁石ホイールの荷重分散装置。
【請求項３】
前記流路部は、
前記シリンダー部の前記上部空間部を互いに連通してそれぞれ連結する第１流路と、
前記シリンダー部の前記下部空間部を互いに連通してそれぞれ連結する第２流路とを含む
請求項１に記載の磁石ホイールの荷重分散装置。
【請求項４】
前記荷重分散装置は、船舶の船底部の掃除用として使用される
ことを特徴とする請求項１に記載の磁石ホイールの荷重分散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石ホイールの荷重分散装置に関し、さらに詳しくは、複数の磁石ホイールに加えられる荷重を均等に分散させて磁石ホイールの個別吸着力を最大限に活用できる磁石ホイールの荷重分散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、船舶の船体表面には、水中で生息しているフジツボ、ホヤ、セルプラ（ｓｅｒｐｕｌａ）、地中海貽貝、淡水貝、フサコケムシ群体、オアサ、アオノリなどの水中生物が付着及び生育して、様々な被害を発生させる。
【０００３】
例えば、船体に水中生物が付着することで、海水との摩擦抵抗を増大させて船舶の航海速度を低下させ、燃料消費量を増加させて経済的に不利になる。
【０００４】
従来は、陸上ドック（ｄｏｃｋ）に船舶を移し、作業者が直接高圧ホースで水を噴射させて、船体の壁面の付着物を取り外す掃除作業が一般的に利用されてきた。このような方法は、掃除対象の船舶をドックに移動させるための準備の手続きを必要とするため、掃除時間が多くかかり、多くの作業人員を動員しなければならないという短所がある。
【０００５】
船舶を移動させることなく、ダイバーが水中に入って掃除装備で船底部を掃除することができるが、水中の作業環境に熟練したダイバーであるとしても、広範囲の船体を掃除するためには時間が多くかかり、視界の確保が難しく清掃作業の難易度が増加する。
【０００６】
作業者が船底部を掃除する方法は、効率的な付着物の除去が行われ難く、多くの作業人員を要するという問題点を考慮して、船舶の表面に海洋生物が付着して寄生することを防止するように、毒性の強い物質が混合されたペンキを塗布する方法が開示されている。
【０００７】
このような方法は、海水を汚染させ、他の海洋生物に有害な影響を与え、水中生態系を破壊する他の問題をもたらすため、国際機構で禁止している。さらに、一定時間が過ぎて毒性が減れば、清掃後に再びペンキを塗布しなければならない。
【０００８】
このような諸問題を考慮して、掃除ロボットが水中に沈んだ船体の壁面を移動しながら、沈着物を除去する技術が開示されている。
【０００９】
特許文献１に開示された「船底の掃除及び検査用の水中ロボット」は、推進力を発生する装置で、船体の壁面に沿って移動し、水中ロボットに固定されたブラシを利用して掃除する。
【００１０】
しかし、このような方法は、推進装置の設置により掃除装備の大型化をもたらし、曲率の大きい船底部を効率的に掃除し難く、推進装置で船体の壁面を安定して移動させるために、多くのセンサーを必要とするため、費用の負担がある。
【００１１】
船体の船底部を効果的に掃除するためには、清掃装置が船底部に密着することが重要であり、その方法として磁石ホイールを使用する方法がある。
【００１２】
磁石ホイールを使用する掃除装備の中で、船底部を含む付着対象面の均一度を考慮しない形態がある。
【００１３】
この場合、複数の磁石ホイールのいずれか一つの磁石ホイールが付着する付着対象面が他の地面より低い場合、当該磁石ホイールが付着対象面から離脱して、清掃装置が付着対象面に付着しようとする全体の力が減る。
【００１４】
そして、互いに対角線に配置される磁石ホイールの付着対象面が他の付着対象面より低い場合、対角線に配置される磁石ホイールが同時に付着対象面から離脱する。そのため、異なる方向で対角線に配置される磁石ホイールに荷重が加重されるか、４つの磁石ホイールのうち３つが同時に付着対象面に付いて付着対象面と斜めに傾いた状態で付着するため、磁石ホイールの磁力が明確に伝達されない。
【００１５】
実際、大部分の付着対象面である強磁性体の底面は扁平ではないため、磁石ホイールが付着対象面に付着しない場合に備えて設計しなければならないという短所がある。そして、付着対象面と離れれば吸着力が急減する磁石ホイールの特性上、４つ以上の磁石ホイールを装着し難い。
【００１６】
一方、磁石ホイールを強磁性体で構成された底面や壁、天井に付着する場合、外部から磁石ホイールを押す力より切り離す力が作用する。
【００１７】
磁石は、体積が２倍大きくなっても磁力の増加は２倍より小さいため、磁石の大きさをむやみに大きくすることができない。そのため、磁石ホイールの吸着力を増やすためには、磁石ホイールを複数個使用することがより効率的である。
【００１８】
この場合、個別の磁石ホイールにバネを設置して使用する構造が考えられる。例えば、引っ張りバネを使用する場合、複数の磁石ホイールのうち最前方に位置する磁石ホイールに力が加えられて当該磁石ホイールが引っ張られる場合、引っ張りバネの伸長率によって後方に配置するそれぞれの磁石ホイールに加えられる力に差異がある。即ち、最前方に位置する磁石ホイールが最も多くの力を分担し、最後方に位置する磁石ホイールが最も少ない力を分担するようになる。
この場合、外部の力に対してそれぞれの磁石ホイールが吸着力を均等に分けて分担するわけではないため、非効率的である。
【００１９】
前述した技術構成は、本発明の理解を助けるための背景技術であり、本発明が属する技術分野で広く知られた従来技術を意味するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】韓国特許登録公報第１０−０８１１５４０号（大宇造船海洋株式会社）２００８．０３．０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
そこで、本発明が達成しようとする技術的課題は、磁石ホイールに加えられる荷重を均等に分散させて磁石ホイールの個別吸着力を最大限に活用できる磁石ホイールの荷重分散装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一側面によると、複数の磁石ホイールのそれぞれに一側部が連結され、内部が互いに連通しない上部空間部と下部空間部とが具備された複数のシリンダー部と、前記複数のシリンダー部を互いに連結し、流体の移動通路となる流路部とを含み、前記流路部は、前記上部空間部と前記下部空間部の流体を互いに混ざらないように移動させて前記磁石ホイールに加えられる荷重を均等に分散させることを特徴とする磁石ホイールの荷重分散装置が提供されることができる。
【００２３】
前記複数のシリンダー部は、内部に乗降可能に設けられるピストンによって前記上部空間部と前記下部空間部とに区画されるシリンダー胴体と、一側部は前記ピストンに連結し、他側部は前記磁石ホイールに連結するピストンロードとを含むことができる。
【００２４】
前記シリンダー胴体または前記ピストンロードには、前記シリンダー胴体の下降高さを制限するストッパーが設けられることができる。
【００２５】
前記ストッパーは、最前方に位置する前記シリンダー胴体または前記ピストンロードと、最後方に位置する前記シリンダー胴体または前記ピストンロードとにそれぞれ設けられることができる。
【００２６】
前記シリンダー胴体の内径は、全て同一に設けられることができる。
【００２７】
前記流路部は、前記シリンダー部の前記上部空間部を互いに連通してそれぞれ連結する第１流路と、前記シリンダー部の前記下部空間部を互いに連通してそれぞれ連結する第２流路とを含むことができる。
【００２８】
前記荷重分散装置は、船舶の船底部の掃除用として使用されることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施例は、複数のシリンダー部と、複数のシリンダー部を互いに連結する流路部によって、それぞれの磁石ホイールに加えられる荷重を均等に分散できるため、磁石ホイールの個別吸着力を最大限活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例に係る磁石ホイールの荷重分散装置を概略的に示す図面である。
【図２】図１に示す主要部の拡大図である。
【図３】図１に示すピストンロードにストッパーが設けられない場合の問題点を示す図面である。
【図４】本実施例の作動図である。
【図５】本実施例の作動図である。
【図６】本実施例の作動図である。
【図７】本実施例の使用状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明と、本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照する必要がある。
【００３２】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明することで、本発明を詳しく説明する。各図面に提示された同一の参照符号は、同一の部材を示す。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例に係る磁石ホイールの荷重分散装置を概略的に示す図面であり、図２は、図１に示す主要部の拡大図であり、図３は、図１に示すピストンロードにストッパーが設けられない場合の問題点を示す図面である。
【００３４】
これらの図面に示すように、本実施例に係る磁石ホイールの荷重分散装置１は、複数の磁石ホイール１０のそれぞれに一側部が連結され、内部が互いに連通しない上部空間部１１２と下部空間部１１３とが具備された複数のシリンダー部１００と、複数のシリンダー部１００を互いに連結し、流体の移動通路となる流路部２００とを具備する。
【００３５】
シリンダー部１００は、図１に示すように、それぞれの磁石ホイール１０に対応する個数で設けられることができ、それぞれの磁石ホイール１０に荷重が加わる場合、内部に収容される流体が流路部２００を通じて他のシリンダー部１００に移動して、加えられる荷重を均等に分散させる役割をする。
【００３６】
本実施例において、シリンダー部１００は、図１及び図２に示すように、内部に乗降可能に設けられるピストン１１１によって上部空間部１１２と下部空間部１１３とに区画されるシリンダー胴体１１０と、上側部はピストン１１１に連結し、下側部は磁石ホイール１０に連結するピストンロード１２０とを含む。
【００３７】
シリンダー部１００のシリンダー胴体１１０は、図１に示すように、上端部が掃除装置のフレーム３０に分離可能に結合することができる。
【００３８】
また、シリンダー胴体１１０は、図１及び図２に示すように、略中央部に設けられるピストン１１１によって上部空間部１１２と下部空間部１１３とに区画され、上部空間部１１２に満たされる流体と下部空間部１１３に満たされる流体とは、ピストン１１１によって互いに短絡する。
【００３９】
従って、上部空間部１１２に満たされる流体は、ピストン１１１の動きによって上部空間部１１２のみに移動し、下部空間部１１３に満たされる流体は、下部空間部１１３のみに移動する。
結果として、本実施例は、２つの閉鎖した流体回路を具備する。即ち、一つは、上部空間部１１２を流れる流体の上部空間部の閉鎖回路であり、残りの一つは、下部空間部１１３を流れる下部空間部の閉鎖回路である。
【００４０】
一方、本実施例において、それぞれのシリンダー胴体１１０の内径は同一であることができる。例えば、図２に示す左側シリンダー胴体１１０と右側シリンダー胴体１１０との内径は、３０ｍｍと同一であることができる。
【００４１】
そして、左右のピストンロード１２０の直径は２０ｍｍであることができる。
【００４２】
従って、上部空間部１１２に接するピストン１１１の面積は７．０ｃｍ２であり、下部空間部１１３に接するピストン１１１の面積は３．９ｃｍ２である。即ち、本実施例において、上部空間部１１２に接するピストン１１１の面積は、下部空間部１１３に接するピストン１１１の面積と異なることができる。
左側に位置したピストン１１１が１ｃｍ上昇すれば、左側の上部空間部１１２に収容された流体を７．０ｃｍ３だけ右側上部空間部１１２に押すことになる。
【００４３】
左側上部空間部１１２にある流体は、第１流路２１０を通じて７．０ｃｍ３だけ右側上部空間部１１２に移動し、右側シリンダー胴体１１０にあるピストン１１１を下降させる。左右の上部空間部１１２に接するピストン１１１の面積は同一であるため、右側シリンダー胴体１１０にあるピストン１１１の下降距離は１ｃｍである。
【００４４】
その結果、右側に位置した下部空間部１１３が１ｃｍだけ下降し、右側下部空間部１１３にある流体を３．９ｃｍ３だけ第２流路２２０を通じて左側下部空間部１１３に移動させる。左右の下部空間部１１３と接するピストン１１１の面積は同一であるため、左側下部空間部１１３にあるピストン１１１が上昇する距離は１ｃｍである。
【００４５】
シリンダー部１００のピストンロード１２０下側部は、磁石ホイール１０の軸に分離可能に嵌合し、その上側部は、ピストン１１１に分離可能に嵌合しても、溶接結合してもよい。
【００４６】
本実施例において、最前方及び最後方のピストンロード１２０には、図１に示すように、ストッパー１２１が設けられる。該ストッパー１２１は、シリンダー胴体１１０の下部空間部１１３に一定圧力が維持されるようにし、外部力（Ｆ）を分散させると共に、装備が過度に傾くことを防止する役割をする。
【００４７】
具体的に、図３に示すように、最前方に位置したピストン１１１がシリンダー胴体１１０の下部空間部１１３に直接あたると、下部空間部１１３に圧力が生成されず、他のシリンダー胴体１１０に圧力を伝達することができない。
【００４８】
また、外部から引っ張る力（Ｆ）は、下部空間部１１３と直接あたっているピストン１１１を通じて左側の磁石ホイール１０の１つに集中して、外部力（Ｆ）をそれぞれの磁石ホイール１０に分散させることができない。
【００４９】
さらに、この場合、図３に示すように、装備が過度に傾くという短所が発生する。
【００５０】
流路部２００は、それぞれのシリンダーを連結してシリンダーの内部にある流体が閉回路を構成しながら流れるようにする役割をする。
【００５１】
本実施例において、流路部２００は、図１に示すように、シリンダー胴体１１０の上部空間部１１２をそれぞれ連結して閉回路を構成する第１流路２１０と、シリンダー胴体１１０の下部空間部１１３をそれぞれ連結して閉回路を構成する第２流路２２０とを含む。
【００５２】
従って、本実施例において、上部空間部１１２に格納される流体、例えば、オイルや圧縮気体は、第１流路２１０を通じて他の上部空間部１１２のみに移動し、下部空間部１１３には移動しない。これは、下部空間部１１３も同様である。
【００５３】
図４乃至図６は、本実施例の作動図である。
【００５４】
以下で、図４乃至図６を参考して、本実施例の作動を簡略に説明する。
【００５５】
先ず、図４に示すように、Ａ位置の磁石ホイール１０の位置において力（Ｆ）で引っ張る場合、Ａ位置のピストン１１１は、シリンダー胴体１１０の下部空間部１１３に移動しようとするため、その下部空間部１１３に圧力が発生する。
【００５６】
Ａ位置の下部空間部１１３で発生した圧力は、パスカルの原理によってＢ、Ｃ、Ｄ位置の下部空間部１１３にも同一の圧力を加える。この時、各磁石ホイール１０に加わる力の公式は、「力＝圧力×面積」であり、それぞれのピストン１１１の面積と圧力は同一であるため、それぞれの磁石ホイール１０に加わる力は均等に分配される。
【００５７】
前述した例示でＦという力を加える理由は、以下の通りである。
磁石ホイール１０を使用した装備は、重い部品と電源／通信ケーブルなどを装着した状態で、付着対象物２０の強磁性体の壁面を上がるか付いている。装備に装着された全ての部品は、重力のような外部力の影響を受け、装備を切り離す力が発生するため、Ｆという力を仮定した状態で説明した。
【００５８】
引き続き、引っ張る力が続けられた場合、図４の（ａ）に示すように、Ａ位置の下部空間部１１３は、シリンダー胴体１１０の内部流体を押し出す力が作用し、Ａ位置の上部空間部１１２は、シリンダー胴体１１０の内部流体を吸い込む力が作用する。
【００５９】
それぞれのシリンダー胴体１１０の内部流体の体積の総和は変わらないため、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ位置における上部空間部１１２の流体の和と、下部空間部１１３の流体の和は変わらない。
【００６０】
従って、シリンダー胴体１１０にあるそれぞれの流体は、図４の（ｂ）に示すように、Ｄ位置でシリンダー胴体１１０がストッパー１２１にあたるまで流れる。
【００６１】
図５は、本実施例が付着対象物２０にある突出部に会ったとき、Ｆ方向に引っ張る力を加えたまま突出物を越えていく状況を図示したものである。
【００６２】
この時、磁石ホイール１０の直径は２００ｍｍであり、突出物の高さは２０ｍｍであり、ピストン１１１の行程距離は１００ｍｍであることができる。
【００６３】
本実施例は、ピストン１１１の行程距離をより増やしてさらに大きい突出物も越えられる。
【００６４】
図６は、Ｆ方向に引っ張る力を加えたまま、大きい曲面上を移動することを図示したものである。
【００６５】
図６（ａ）のＤ位置に示すように、ストッパー１２１の高さは、それぞれの状況に合わせて変更することができる。
【００６６】
この時、磁石ホイール１０の直径は２００ｍｍであり、ピストン１１１の行程距離は１００ｍｍであり、付着対象物２０の半径は２．５ｍであることができる。
【００６７】
図７は、本実施例の使用状態図である。
【００６８】
本実施例は、図７に示すように、対象装置のフレーム３０の左右側に複数で磁石ホイール１０を設ける場合、それぞれの磁石ホイール１０に加わる荷重を均等に分散させて、磁石ホイール１０の個別吸着力を最大限にすることができる。
【００６９】
本実施例は、船底の掃除装置の他に強磁性体に付着して、各種の作業例を挙げて、溶接作業、加工作業などを行う用途としても広範囲に使用することができる。
【００７０】
本実施例において、磁石ホイール１０は、永久磁石または電磁石が含まれた車輪状であることができる。
【００７１】
上述したように、本実施例は、複数のシリンダー部と、複数のシリンダー部を互いに連結する流路部によって、それぞれの磁石ホイールに加えられる荷重を均等に分散できるため、磁石ホイールの個別吸着力を最大限活用することができる。
【００７２】
このように、本発明は、記載された実施例に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲から逸脱せず、多様に修正及び変形可能なことは、この技術分野で通常の知識を持った者に自明である。従って、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属するといえる。
【符号の説明】
【００７３】
１    荷重分散装置
１０    磁石ホイール
２０    付着対象物
３０    フレーム
１００    シリンダー部
１１０    シリンダー胴体
１１１    ピストン
１１２    上部空間部
１１３    下部空間部
１２０    ピストンロード
１２１    ストッパー
２００    流路部
２１０    第１流路
２２０    第２流路
【図１】
0006408165.tif 000002
【図２】
0006408165.tif 000003
【図３】
0006408165.tif 000004
【図４】
0006408165.tif 000005
【図５】
0006408165.tif 000006
【図６】
0006408165.tif 000007
【図７】
0006408165.tif 000008