KR0148706B1

KR0148706B1 - 전방향 유성차륜 장치

Info

Publication number: KR0148706B1
Application number: KR1019940025439A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 김승호; 황석용; 김창회; 이종민
Original assignee: 신재인; 한국원자력연구소; 이종훈; 한국전력공사
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1994-10-05
Publication date: 1998-08-17
Also published as: KR960013703A

Abstract

본 발명은 장애물이 존재하거나 통로가 좁은 극한지역에서 점검 및 보수작업을 수행하기 위하여 이들 시설내로 자유로운 이동이 가능하고 장애물을 안정하게 승월할 수 있도록 하는 전방향 유성차륜형 이동시스템에 관한 것으로써, 전방향 바퀴와 유성차륜을 조합하여 평지에서 어느방향으로나 이동이 가능하고, 계단이나 장애물을 승월할 수 있는 메카니즘 구조와 물에 의한 제염이 가능하도록 유성차륜의 모든 기어를 삼각 암 틀안에 위치 시키고 조인트 부분을 고무로 방수 처리하는 구조를 가지며, 전방향 바퀴를 구동하기 위한 이동축 구조의 5개의 기어로 동력이 전달되는 메카니즘 구조를 가지며, 유성차륜의 고정부에는 전방향 바퀴 구동을 위한 1차, 2차, 3차 기어가 위치하고, 삼각암 구동용 하모닉 감속기가 직결되어 있으며, 각각 전방향 바퀴와 유성차륜 삼각 암을 구동하기 위한 모터가 부착되어 유성차륜 삼각 암과 유성 차륜 고정구를 연결하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전방향 유성차륜 장치

본 발명은 장애물이 존재하거나 통로가 좁은 극한지역에서 점검 및 보수작업을 수행하기 위하여 이들 시설내로 어느방향으로나 자유로운 이동이 가능하고 장애물을 안정하게 승월할 수 있도록 하는 전(全)방향 유성차륜 장치에 관한 것이다.

종래의 이동시스템에 있어서는 평지에서의 전방향 기능과 계단이나 장애물의 승월이 각각 별도로 개발되어 있어 작업시간의 지연을 초래하는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 개선하여 평지에서 어느방향으로나 이동이 가능하며 동시에 계단이나 장애물을 안정하게 승월할 수 있도록 하기 위한 전(全)방향 유성차륜형 이동시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전(全)방향 바퀴와 유성차륜을 조합하여 평지에서 어느방향으로나 이동이 가능하고, 계단이나 장애물을 승월할 수 있는 메카니즘 구조와 물에 의한 제염이 가능하도록 유성차륜의 모든 기어를 삼각암 틀안에 위치 시키고 조이트 부분을 고무로 방수 처리하는 구조를 가지며, 전방향 바퀴를 구동하기 위한 이중축 구조의 5개의 기어로 동력이 전달되는 메카니즘 구조를 가지며, 유성차륜의 고정부에는 전방향 바퀴 구동을 위한 1차, 2차, 3차 기어가 위치하고, 삼각암 구동용 하모닉 감속기가 직결되어 있으며, 각각 전방향 바퀴와 유성차륜 삼각암을 구동하기 위한 모터가 부착되어 유성차륜 삼각암과 유성차륜 고정구를 연결하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1a는 본 발명의 전(全)방향 유성차륜장치를 채용한 이동시스템 구성도

도 1b는 본 발명의 전(全)방향 유성차륜장치를 채용한 이동시스템 저면도

도 2는 본 발명의 전(全)방향 유성차륜 구성도

도 3은 본 발명의 유성차륜 기어 배치도

도 4는 본 발명에 따른 삼각암 구성도

도 5a는 본 발명에 따른 이동시스템의 작동상태도

도 5b는 본 발명에 따른 이동시스템의 또다른 작동상태도

도 6은 본 발명에 따른 이동시스템의 작동원리도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b, 1c, 1d:삼각암 2:유성 차륜 고정부

3:전(全)방향 바퀴 4:베어링

5:연결나사 11:유성 차륜 삼각암 베이스

12:유성 차륜 삼각암 케이스 21:하모닉 감속기

22:삼각암 구동축 31:전방향 바퀴 허보

32:로울러 100:이동시스템 몸체

200:전방향 유성 차륜 G1:제1기어

G2:제2기어 G3:제3기어

G31:홀 G3':제3a기어

G4:제4기어 G5:제5기어

M1:바퀴 구동모터 M2:삼각암 구동모터

도 1a는 본 발명의 전(全)방향 유성차륜장치를 채용한 이동시스템 구성도를, 도 1b는 본 발명의 전(全)방향 유성차륜장치를 채용한 이동시스템의 저면도를 도시한 것으로, 전(全)방향 유성차륜은 이동시스템에 조향장치 없이 사륜식으로 이동시스템과 평행하게 네부분 모서리에 부착된다. 또한, 이동시스템 중앙으로부터 각각의 전(全)방향 유성차륜 부착위치 까지의 거리 La, Lb는 모두 동일하게 설계되어 이동시스템 제어시 등방향 제어가 가능하도록 구성되어 있다.

즉, 유성 차륜 고정부(2) 일측에 장착된 삼각암 구동모터(M2)에 의해 회전하는 유성 차륜 삼각암(1a, 1b, 1c, 1d)을 이동시스템과 평행하게 이동시스템 몸체(100)의 네부분 모서리에 각각 부착하고, 상기 삼각암(1a, 1b, 1c, 1d)의 끝단에, 유성 차륜 고정부 일측에 장착된 바퀴 구동모터(M1)에 의해 작동되는 전방향 바퀴(3)를 각각 부착하도록 되어 있다. 이때 상기 이동시스템 몸체(100) 네부분 모서리의 삼각암 끝단에 부착되는 전방향 바퀴(3)는 전방향 바퀴허브(31)에 45°틀어져 설치된 로울러(32)의 방향이 서로 대칭을 이루도록 각각의 삼각암(1a, 1b, 1c, 1d)에 부착되어 있다. 즉, 동일 삼각암 끝단에 부착된 전방향 바퀴의 로울러 방향은 모두 동일하며, 이동시스템의 좌/우, 전/후에 설치되어 있는 삼각암의 끝단에 부착되는 전방향 바퀴는 전방향 바퀴의 로울러가 서로 대칭을 이루도록 부착되어 있다.

즉, 삼각암(1a)의 전방향 바퀴 로울러(32)는 이동시스템의 전방방향에 대해 45°틀어져 설치되도록 삼각암(1a)의 끝단에 각각 부착되고, 삼각암(1b)에 부착된 전방향 바퀴의 로울러(32)는 상기 삼각암(1a)에 부착된 전방향 바퀴의 로울러(32)와 대칭되도록 부착되며, 삼각암(1c)에 부착된 전방향 바퀴의 로울러(32)는 상기 삼각암(1a)에 부착된 전방향 바퀴의 로울러(32)와 대칭되도록 또한, 삼각암(1d)에 부착된 전방향 바퀴의 로울러(32)는 상기 삼각암(1b)에 부착된 전방향 바퀴의 로울러(32)와 대칭되도록 부착되어 있다.

도 2는 전방향 유성차륜의 구성도를 도시한 것으로, 전(全)방향 유성차륜(200)은 3개의 전(全)방향 바퀴(3)가 유성차륜의 삼각암(1) 끝단에 볼트결합되어 있어 평지 주행시, 전방향 바퀴(3)의 회전에 의해 이동하고, 계단이나 장애물 승월시, 유성차륜의 삼각암(1)과 전방향 바퀴(3)의 회전에 의하여 계단이나 장애물을 걸고 올라갈 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 이동시스템의 평지 주행에 있어서, 이동시스템을 우측으로 이동시키고자 할 경우, 도 5a, 5b와 같이 이동시스템(1)과 평행하게 네부분 모서리에 사륜식으로 각각 부착되어 있는 삼각암(1a, 1b, 1c, 1d)을 삼각암 구동모터(M2)에 의해 각각 회전시켜 삼각암 끝단에 설치된 3개의 전방향 바퀴(3)중 하나의 전방향 바퀴를 지면에 접촉시킨 다음, 지면에 접촉되는 전방향 바퀴(A)와 전방향 바퀴(D)를 전진방향으로 회전시키고, 전방향 바퀴(B)와 전방향 바퀴(C)를 후진방향으로 회전시키면 이동시스템이 우측으로 이동된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 삼각암의 끝단에 각각 설치된 전방향 바퀴(3)중 지면에 접촉되는 하나의 전방향 바퀴(A)를 a 방향으로, 전방향 바퀴(D)를 d 방향으로 회전시키고, 전방향 바퀴(B)를 b 방향으로, 전방향 바퀴(C)를 c 방향으로 회전시키면 전방향 바퀴(A, B, C, D)에 45°틀어져 설치된 로울러(32)는 회전하는 전방향 바퀴(A, B, C, D)에 의해 지면과 점접촉되면서 전방향 바퀴(A, B, C, D)의 회전방향에 대하여 ±135°방향 즉, 전방향 바퀴(A)의 로울러(32)는 a' 방향으로, 전방향 바퀴(D)의 로울러(32)는 d' 방향으로, 전방향 바퀴(B)의 로울러(32)는 b' 방향으로, 전방향 바퀴(C)의 로울러(32)는 c' 방향으로 자전하게 되므로, 전방향 바퀴(A, B, C, D)의 회전방향과 이에 설치된 로울러(32)의 자전방향에 의해 이동시스템은 우측으로 이동하게 된다. 이때 이동시스템의 전/후, 좌/우에 장착된 전방향 바퀴의 로울러가 서로 비대칭 되도록 이동시스템의 네부분 모서리에 전방향 바퀴가 설치될 경우, 전방향 바퀴(A, D)와 전방향 바퀴(B, C)가 서로 반대방향으로 회전하면 전방향 바퀴(A, B, C, D)의 회전방향과 로울러(32)의 자전방향에 의해 이동시스템은 이동되지 않는다.

이와 같이 본 발명은 전방향 바퀴(A, D)를 전진방향으로, 전방향 바퀴(B, C)를 후진방향으로 회전하면 이동시스템은 우측으로 이동하고, 전방향 바퀴(A, D)를 후진 방향으로, 전방향 바퀴(B, C)를 전진방향으로 회전하면 이동시스템은 좌측으로 이동하며, 지면과 접촉되는 전방향 바퀴(A, B, C, D)를 전진 또는 후진방향으로 회전하면 이동시스템은 전/후 방향으로 이동된다.

즉, 상기 이동시스템(1)은 네부분 모서리에 평행하게 사륜식으로 부착되어 있는 전방향 바퀴(3)중 지면과 접촉하는 전방향 바퀴(A, B, C, D)의 회전방향과, 상기 전방향 바퀴(A, B, C, D)에 45°틀어져 설치되어 있는 로울러(32)의 자전방향에 의해 이동시스템의 방향이 제어된다.

또한, 설계된 전(全)방향 유성차륜(200)이 승월 가능한 계단의 높이(H)는 다음과 같이 표현된다.

(L:삼각암 길이)

전(全)방향 유성차륜에 부착이 가능한 전방향 바퀴는 4륜식에 적용이 가능한 형태이어야만 하고, 유성차륜은 물에 의한 제염이 가능하도록 모든 기어가 삼각암 틀안에 위치하고 고무에 의하여 방수처리 되어 있다.

도 3은 유성차륜의 기어 배치도를, 도 4는 본 발명에 따른 삼각암 내부구성도를 도시한 것으로, 상기 유성차륜 삼각암(1) 내부 중앙부에 전(全)방향 바퀴(3)를 구동시키는 제 3a 기어(G3')가 장착되고, 상기 제 3a 기어(G3')는 삼각암(1)내에 장착된 3개의 전(全)방향 바퀴 구동용 제4기어(G4)를 구동시키며, 상기 제4기어(G4)는 최종적으로 전(全)방향 바퀴 구동용 제5기어(G5)를 구동하도록 되어 있다. 상기 제3a 기어(G3') 및 제3a 기어(G3')와 나사결합되어 일체형으로 작동되는 제3기어(G3)의 중앙부는 이중축 구조로 되어 유성차륜 삼각암(1) 자체를 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

즉, 유성차륜 고정부(2)내에는 전(全)방향 바퀴(3)를 구동하는 바퀴 구동 모터(M1)에 연결되는 제1기어(G1)와, 상기 제1기어(G1)에 일측이 치합되는 제2기어(G2) 및 상기 제2기어(G2)의 타측에 치합되는 제3기어(G3)가 장착되며, 삼각암(1)을 구동시키는 삼각암 구동모터(M2)에 삼각암 구동용 하모닉 감속기(21)가 직결되어 있다.

상기 제3기어(G3)는 하모닉 감속기(21)와 연결된 삼각암 구동축(22)에 베어링(4)에 의해 지지된다. 즉, 제3기어(G3) 중앙에 형성된 홀(G31)내로 삼각암 구동축(22)이 삽입되며, 상기 삼각암 구동축(22)과 제3기어(G3) 사이에 베어링(4)이 장착된다.

또한, 상기 삼각암 구동축(22)에 연결나사(5)에 의해 결합되는 유성차륜 삼각암(1)내에는 도 4와 같이 제3기어(G3)와 나사결합되어 일체형으로 회전하는 제3a기어(G3')와, 상기 제3a기어(G3')에 일측이 각각 치합되고 삼각암(1)내에 장착되는 3개의 제4기어(G4) 및 상기 각각의 제4기어(G4) 타측에 각각 치합되고 삼각암(1)의 끝단에 부착된 전(全)방향 바퀴(3)를 회전시키는 3개의 제5기어(G5)가 장착되어 있다.

상기 삼각암(1) 끝단에 부착되는 전(全)방향 바퀴(3)는 제5기어(G5)의 일측에 전(全)방향 바퀴(3)의 바퀴 허브(31) 중앙부가 볼트결합되도록 되어 있다.

즉, 상기 유성 차륜 고정부(2)의 일측에 장착된 전(全)방향 바퀴 구동모터(M1)에 의하여 제1기어(G1)가 회전하고, 상기 제1기어(G1)에 의해 제1기어(G1)에 일측이 치합된 제2기어(G2)가 회전하며, 상기 제2기어(G2)의 회전에 의해 제2기어(G2)의 타측과 치합하는 제3기어(G3)가 회전함과 동시에 상기 제3기어(G3)에 나사 결합되어 제3기어(G3)와 일체형으로 작동하는 제3a기어(G3')가 회전하고, 제3a기어(G3')의 회전에 의해 유성차륜 삼각암(1)내에 장착된 3개의 제4기어(G4)가 각각 회전하며, 상기 삼각암(1)내에서 각각 회전하는 3개의 제4기어(G4)에 의해 전(全)방향 바퀴(3)가 볼트결합된 3개의 제5기어(G5)가 회전하여 전(全)방향 바퀴(3)를 구동시킨다.

또한, 상기 삼각암(1)은 유성 차륜 고정부(2)에 장착된 삼각암 구동모터(M2)에 의해 구동되는 삼각암 구동축(22)과 나사결합되므로 삼각암 구동모터(M2)의 구동력을 삼각암 하모닉 감속기(21) 및 구동축(22)을 통해 전달받아 회전한다.

상기 제3기어(G3)는 베어링(4)에 의해 삼각암 구동축(22)에 장착되므로, 삼각암 구동모터(M2)의 작동시, 구동축(22)이 회전하더라도 제3기어(G3)는 회전하지 않는다.

즉, 삼각암 구동모터(M2)의 구동력은 하모닉 감속기(21)를 통하여 삼각암 구동축(22)에 전달되고, 삼각암 구동축(22)에 전달된 구동력은 삼각암(1)에 전달되어 전(全)방향 바퀴(3)가 부착된 삼각암(1)을 회전시키며, 바퀴 구동모터(M1)의 구동력은 제1, 2, 3, 3a, 4, 5 기어(G1, G2, G3, G3', G4, G5)에 의해 전(全)방향 바퀴(3)에 전달되어 삼각암 구동모터(M2)에 의해 작동되는 삼각암(1)의 회전에 관계없이 전(全)방향 바퀴(3)를 회전시킨다.

미설명부호(11)는 유성차륜 삼각암 베이스이고, (12)는 유성차륜 삼각암 케이스이다.

이와같이 구성되어 지는 본 발명은 장애물이 존재하거나 통로가 좁은 극한지역에서 점검 및 보수작업의 수행에 있어서 이들 시설내로 자유로운 이동이 가능하고 장애물을 안정하게 승월하여 작업이 가능하므로 작업시간 단축과 효율적인 작업수행이 기대되는등 산업 전분야에 걸쳐 그 효과가 기대되는 것이다.

Claims

삼각암 구동모터에 의해 회전하는 유성 차륜의 삼각암을 이동시스템과 평행하게 이동시스템 몸체의 네부문 모서리에 부착하고, 상기 삼각암의 끝단에 바퀴 구동모터에 의해 작동되는 전방향 바퀴를 각각 부착하며, 상기 전방향 바퀴의 바퀴 허브와 45°틀어지도록 베어링에 의해 지지되는 로울러를 설치하여 바퀴 구동모터에 의한 전방향 바퀴의 회전방향 제어에 의해 이동시스템이 평지에서 주행 및 전방향 이동되고, 삼각암 구동모터에 의한 유성차륜 삼각암의 회전에 의해 장애물을 걸고 올라갈 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전(全)방향 유성차륜 장치.
제1항에 있어서, 상기 삼각암은 유성 차륜 고정부 일측에 장착된 삼각암 구동모터와, 상기 구동모터에 연결되는 하모닉 감속기와; 상기 하모닉 감속기에 연결되는 삼각암 구동축에 의해 삼각암 구동모터의 구동력을 전달받아 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전(全)방향 유성차륜 장치.
제1항에 있어서, 상기 삼각암의 끝단에 부착된 3개의 전방향 바퀴는 유성 차륜 고정부 일측에 장착된 바퀴 구동모터에 의해 회전하고, 유성 차륜 고정부내에 장착되는 제1기어와; 상기 제1기어에 일측이 치합되도록 유성 차륜 고정부내에 장착되는 제2기어와; 상기 유성 차륜 고정부내에 장착된 제2기어의 타측에 치합되고, 삼각암내에 삽입된 제3a기어에 나사결합되며, 상기 삼각암 구동축에 베어링 지지되는 제3기어와; 상기 제3a 기어에 일측이 치합되도록 삼각암내에 장착된 3개의 제4기어와; 상기 삼각암내에 장착된 3개의 제4기어 타측에 각각 치합되도록 삼각암내에 장착되고, 전방향 바퀴가 각각 볼트 결합되는 3개의 제5기어에 의하여 바퀴 구동모터의 구동력을 전달받아 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전(全)방향 유성차륜 장치.