KR101107084B1 - Shaft Sealing Device for Under Water Robot - Google Patents

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KR101107084B1
KR101107084B1 KR1020090113616A KR20090113616A KR101107084B1 KR 101107084 B1 KR101107084 B1 KR 101107084B1 KR 1020090113616 A KR1020090113616 A KR 1020090113616A KR 20090113616 A KR20090113616 A KR 20090113616A KR 101107084 B1 KR101107084 B1 KR 101107084B1
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윤동원
경진호
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한국기계연구원
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Abstract

수중 로봇용 축 실링장치를 제공한다.

본 발명은 적어도 2개이상의 몸체로 분할되고, 분할된 몸체들이 링크부재를 매개로 서로 연결되어 전방측 몸체에 대하여 후방측 몸체가 회동가능하게 조립되는 수중 로봇에 구비되는 축을 실링하는 장치에 있어서, 전방측 몸체의 내부공간에 적어도 하나의 구동모터를 구비하고, 상기 구동축이 관통배치되는 관통홀을 전방측 몸체와 이에 인접하는 후방측 몸체의 각 외부면에 구비하며, 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체에 배치되어 상기 관통홀의 내부면과 상기 구동축의 외부면간의 간격을 밀폐하는 실링부를 포함하고, 상기 실링부는 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체의 내부면에 고정설치되고, 상기 구동축이 관통배치되는 제1중앙공을 관통형성한 제1자성체와, 제2중앙공을 관통형성한 제2자성체와의 사이에 배치되어 일정크기의 실링공간을 형성하고, 일정세기의 자기력을 제공하는 중공원통형 마그네트 및 상기 제1,2자성체와 마그네트를 따라 형성되는 자기장에 의해서 상기 실링공간에서의 체류상태를 유지하는 자성유체를 포함한다.

Figure R1020090113616

수중, 로봇, 모터, 자성체, 마그네트, 자성유체, 실링, 구동축

Provided are shaft sealing devices for underwater robots.

The present invention is divided into at least two or more bodies, the divided body is connected to each other via a link member in the apparatus for sealing the shaft provided in the underwater robot that the rear body is rotatably assembled with respect to the front body, At least one drive motor is provided in the inner space of the front body, and a through hole through which the drive shaft is disposed is provided on each outer surface of the front body and the rear body adjacent thereto, and the front body and the rear side. A sealing part disposed on the body to seal a gap between the inner surface of the through hole and the outer surface of the drive shaft, wherein the sealing part is fixedly installed on the inner surface of the front body and the rear body, and the drive shaft is disposed through. It is arranged between the first magnetic body formed through the first central hole and the second magnetic body formed through the second central hole to form a sealing space of a predetermined size. , By a magnetic field formed along the hollow cylindrical magnet and the first and second magnetic bodies with a magnet that provides a magnetic force of constant intensity and a magnetic fluid holding the retention state in the sealing space.

Figure R1020090113616

Underwater, Robot, Motor, Magnetic Material, Magnet, Magnetic Fluid, Sealing, Drive Shaft

Description

수중로봇용 축 실링장치{Shaft Sealing Device for Under Water Robot} Shaft Sealing Device for Underwater Robot

본 발명은 수중로봇에 구비되는 축을 실링하는 기구에 관한 것으로, 더욱 상세히는 실링부재와 구동축간의 마찰저항을 최소화하여 동력손실을 줄이고, 구동축과 실링부재간의 계면에 대한 완벽한 실링에 의해서 완벽한 방수성능을 보장하여 물유입에 기인하는 기기의 치명적인 고장을 예방할 수 있는 수중로봇용 축 실링장치에 관한 것이다. The present invention relates to a mechanism for sealing the shaft provided in the underwater robot, more specifically, to minimize the frictional resistance between the sealing member and the drive shaft to reduce the power loss, and to achieve a perfect waterproof performance by the perfect sealing of the interface between the drive shaft and the sealing member The present invention relates to a shaft sealing apparatus for underwater robots, which can guarantee to prevent a catastrophic failure of equipment caused by water inflow.

일반적인 전시 방법은 수족관 내에 인공으로 자연 환경을 만들어 살아 있는 생물인 물고기를 그대로 전시를 하거나 외부전시 공간을 활용해 박제, 그림, 사진 등으로 전시하고 있으나, 몇몇 고가의 희귀 어류나 관리 유지비가 많이 소요되는 어류는 전시되지 못하고 있는 실정이다. In general, the exhibition displays artificial fish in the aquarium and displays the living creatures as they are, or displays them as stuffed, pictures, photos, etc. by using an external exhibition space, but some expensive rare fish and maintenance costs are expensive. The fishes are not exhibited.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 실제 모형 물고기 로봇(ROBOT)를 제작하여 실제살아 있는 것처럼 움직이게 하여 전시를 함으로 관람과 교육의 효과를 높이고 있다.In order to solve this problem, the ROBOT is manufactured and made to move as if it is living.

이와 더불어 생물체의 기능을 모방하여 공학적으로 응용하려는 생체모방 또는 생물모방공학이라 불리는 바이오메틱스(boimimetics)의 하나로서 물고기를 모방 하는 물고기 로봇과 같은 수중 로봇이 근래에 연구개발하여 다양한 산업분야에 응용되고 있고 있다. In addition, one of biomimetics called biomimetics or biomimetics that attempts to apply engineering by mimicking the functions of living organisms, underwater robots such as fish robots that mimic fish have recently been researched and developed and applied to various industrial fields. It is becoming.

한편, 수중 로봇의 유영은 BCF(Body and Caudal Fin)운동 또는 MPF(Median and Paired Fin)운동이 있는데, 상기 BCF(Body and Caudal Fin)운동하는 수중 로봇은 큰 추진력을 발생하여 빠른 추진과 가속을 할 수 있으며, MPF(Median and Paired Fin)운동을 하는 수중로봇은 유영하는 능력이 우수하다.On the other hand, swimming of the underwater robot is BCF (Body and Caudal Fin) movement or MPF (Median and Paired Fin) movement, the underwater robot in the BCF (Body and Caudal Fin) movement generates a large propulsion force to accelerate and accelerate Underwater robots that do median and paired fin (MPF) movement have a good ability to swim.

이제까지 이루어진 물고기를 모방하는 수종 로봇으로는 MIT의 로봇 튜나(Robo Tuna)와 Draper Lab의 수력(hydraulic actuated)으로 작동되는 VCUUV(Vorticity Control Unmanned Undersea Vehicle)가 알려져 있다. Several species of robots that mimic the fish ever made are known as MIT's Robo Tuna and Draper Lab's hydraulic actuated VCUUV (Vorticity Control Unmanned Undersea Vehicle).

그러나 다른 물고기 로봇의 대부분은 프로펠러 작동하여 에너지 효율이 떨어지게 설계되었으며 그로 인한 추진력 효율이 감소하는 문제점이 있었다.However, most of the other fish robots are designed to be energy-efficient by propeller operation, and the propulsion efficiency is reduced.

또한, 수중로봇을 2개 이상의 몸체로 분할하고, 분할된 몸체마다 링크부재를 매개로 연결하고, 전방측 몸체에 구비되는 모터의 구동축을 인접하는 다른 몸체를 관통하여 회전가능하도록 연결하여 동력전달구조를 구비한다. 이러한 상태에서 상기 모터의 구동시 구동축을 통해 전달되는 동력에 의해 꼬리 지느러미와 연결된 몸체를 좌우로 동작시킴으로써 물고기 유영이 가능하도록 하였다. In addition, the power transmission structure by dividing the underwater robot into two or more bodies, connecting the link member for each divided body via a link member, rotatably connecting the drive shaft of the motor provided in the front body through another adjacent body It is provided. In this state, the fish swimming is possible by operating the body connected to the tail fin left and right by the power transmitted through the drive shaft when the motor is driven.

그러나, 이러한 종래의 수중로봇에서의 동력전달구조는 수중에서 운동하는 두 부재 또는 관절을 연결하기 위해서 구동축이 몸체를 관통하는 부위에서 구동축과 몸체사이에 대한 방수 및 실링을 위하여 별도의 오링, 가스캣과 같은 실링부재를 사용해야만 하였다. However, the power transmission structure of the conventional underwater robot has a separate O-ring and a gasket for waterproofing and sealing between the drive shaft and the body at a portion where the drive shaft penetrates the body to connect two members or joints moving underwater. Sealing members such as had to be used.

이에 따라, 모터의 구동력에 의해서 회전운동을 하는 구동축과 실링부재간의 기계적 마찰을 유발하게 되어 실링부재를 파손시키거나 미세한 틈새가 발생하게 되고, 틈새를 통해 몸체의 내부로 물이 유입되어 모터와 같은 기기를 손상시킴으로써 수중로봇의 기능을 상실시키는 주요원인으로 작용할 뿐만 아니라 설계, 조립오차 및 기계적 공차에 의해서 수중에서 방수가 완벽하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다. Accordingly, the mechanical force between the drive shaft and the sealing member that rotates by the driving force of the motor is caused to damage the sealing member or a minute gap is generated, water is introduced into the body through the gap, such as a motor The damage to the device not only acts as a major cause of the loss of the function of the underwater robot, but also has a problem that the waterproof is not made completely in the water by design, assembly error and mechanical tolerances.

또한, 상기 실링부재와 구동축간의 마찰접촉면에서 발생하는 동력손실에 의하여 상기 모터의 구동력이 손실되는 문제점이 있었다. In addition, there is a problem that the driving force of the motor is lost by the power loss generated in the frictional contact surface between the sealing member and the drive shaft.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 실링부재와 구동축간의 마찰저항을 최소화하여 동력손실을 줄이고, 구동축과 실링부재간의 계면에 대한 완벽한 실링에 의해서 완벽한 방수성능을 보장하여 물유입에 기인하는 기기의 치명적인 고장을 예방할 수 있는 수중로봇용 축 실링장치를 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the object is to minimize the frictional resistance between the sealing member and the drive shaft to reduce the power loss, to ensure the perfect waterproof performance by the perfect sealing of the interface between the drive shaft and the sealing member Therefore, to provide a shaft sealing device for underwater robots that can prevent the catastrophic failure of the equipment due to water inflow.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로써, 본 발명은 분할된 전,후방측 몸체들을 구비하고, 상기 분할된 전,후방측 몸체들이 링크부재를 매개로 서로 연결되어 전방측 몸체에 대하여 후방측 몸체가 회동가능하게 조립되는 수중 로봇에 구비되는 축을 실링하는 장치에 있어서,
전방측 몸체의 내부공간에 적어도 하나의 구동모터를 구비하고, 상기 구동모터의 구동축이 관통배치되는 관통홀을 전방측 몸체와 이에 인접하는 후방측 몸체의 각 외부면에 구비하며, 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체에 배치되어 상기 관통홀의 내부면과 상기 구동축의 외부면간의 간격을 밀폐하는 실링부를 포함하고,
상기 실링부는 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체의 내부면에 고정설치되고, 상기 구동축이 관통배치되는 제1중앙공을 관통형성한 제1자성체와, 제2중앙공을 관통형성한 제2자성체와의 사이에 배치되어 일정크기의 실링공간을 형성하고, 일정세기의 자기력을 제공하는 중공원통형 마그네트 및 상기 제1,2자성체와 중공원통형 마그네트를 따라 형성되는 자기장에 의해서 상기 실링공간에서의 체류상태를 유지하는 자성유체를 포함하며,
상기 링크부재는 전방측 몸체의 외부면에 함몰형성된 고정홈에 삽입고정되는 고정돌기와, 인접하는 후방측 몸체의 외부면에 함몰형성된 원호홈에 삽입배치되어 회동되는 회동돌기를 외부면에 각각 돌출하도록 구비하여 전방측 몸체의 외부면에 고정설치되는 지지판을 포함함을 특징으로 하는 수중로봇용 축 실링장치를 제공한다. As a specific means for achieving the above object, the present invention is provided with a front and rear body divided, the divided front and rear body is connected to each other via a link member to the rear side relative to the front body In the device for sealing the shaft provided in the underwater robot that the body is rotatably assembled,
At least one drive motor is provided in the inner space of the front body, and a through hole through which the drive shaft of the drive motor is disposed is provided on each outer surface of the front body and the rear body adjacent thereto, and the front body And a sealing part disposed on the rear body to seal a gap between the inner surface of the through hole and the outer surface of the drive shaft.
The sealing unit is fixed to the inner surface of the front body and the rear body, the first magnetic body through the first central hole through which the drive shaft is disposed through, the second magnetic body through the second central hole and It is arranged between the to form a sealing space of a certain size, and the retention state in the sealing space by the magnetic field formed along the first and second magnetic bodies and the hollow cylinder cylindrical magnet that provides a magnetic force of a certain strength. Contains magnetic fluid to maintain
The link member includes a fixed protrusion inserted into a fixed groove recessed in the outer surface of the front body and a rotating protrusion inserted into the circular groove recessed in the outer surface of the adjacent rear body so as to project to the outer surface, respectively. It is provided with a shaft sealing apparatus for underwater robot, characterized in that it comprises a support plate fixed to the outer surface of the front body.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로써, 본 발명은 분할된 전,후방측 몸체들을 구비하고, 상기 분할된 전,후방측 몸체들이 링크부재를 매개로 서로 연결되어 전방측 몸체에 대하여 후방측 몸체가 회동가능하게 조립되는 수중 로봇에 구비되는 축을 실링하는 장치에 있어서,
전방측 몸체의 내부공간에 적어도 하나의 구동모터를 구비하고, 상기 구동모터의 구동축이 관통배치되는 관통홀을 전방측 몸체와 이에 인접하는 후방측 몸체의 각 외부면에 구비하며, 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체에 배치되어 상기 관통홀의 내부면과 상기 구동축의 외부면간의 간격을 밀폐하는 실링부를 포함하고,
상기 실링부는 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체의 내부면에 고정설치되고, 상기 구동축이 관통배치되는 제1중앙공을 관통형성한 제1자성체와, 제2중앙공을 관통형성한 제2자성체와의 사이에 배치되어 일정크기의 실링공간을 형성하고, 일정세기의 자기력을 제공하는 중공원통형 마그네트 및 상기 제1,2자성체와 중공원통형 마그네트를 따라 형성되는 자기장에 의해서 상기 실링공간에서의 체류상태를 유지하는 자성유체를 포함하며,
상기 링크부재는 서로 마주하는 한쌍의 몸체 좌,우측 수직면 중 어느 하나에 돌출형성된 하부판의 상부면에 수직돌기를 구비하고, 나머지 수직면에 상기 수직돌기가 삽입배치되어 안내되는 호형 안내공을 관통형성한 상부판을 구비함을 특징으로 하는 수중로봇용 축 실링장치를 제공한다.As a specific means for achieving the above object, the present invention is provided with a front and rear body divided, the divided front and rear body is connected to each other via a link member to the rear side relative to the front body In the device for sealing the shaft provided in the underwater robot that the body is rotatably assembled,
At least one drive motor is provided in the inner space of the front body, and a through hole through which the drive shaft of the drive motor is disposed is provided on each outer surface of the front body and the rear body adjacent thereto, and the front body And a sealing part disposed on the rear body to seal a gap between the inner surface of the through hole and the outer surface of the drive shaft.
The sealing unit is fixed to the inner surface of the front body and the rear body, the first magnetic body through the first central hole through which the drive shaft is disposed through, the second magnetic body through the second central hole and It is arranged between the to form a sealing space of a certain size, and the retention state in the sealing space by the magnetic field formed along the first and second magnetic bodies and the hollow cylinder cylindrical magnet that provides a magnetic force of a certain strength. Contains magnetic fluid to maintain
The link member is provided with a vertical projection on the upper surface of the lower plate protruding on any one of the left and right vertical surface of the pair of bodies facing each other, and through the arc guide hole guided by the insertion and placement of the vertical projection on the remaining vertical surface It provides a shaft sealing apparatus for underwater robot, characterized in that provided with a top plate.

본 발명에 의하면, 제1,2자성체와 중공원통형 마그네트와의 사이에 형성되는 실링공간에 채워진 자성유체를 마그네트에서 제공하는 자기력에 의해서 제1,2자성체를 따라 전달되는 자기장을 이용하여 외부로 유출되지 않고 실링공간내에 그대로 체류시킴으로써 관통홀을 통해 실링부를 관통하는 구동축의 외부면과 관통홀의 내부면간의 간격을 자성유체로서 완벽하게 실링할 수 있기 때문에 전방측 몸체의 내부공간과 후방측 몸체의 내부공간으로 물이 유입되는 것을 방지하여 완벽한 방수성능을 보장하고, 물유입에 의한 기기손상을 방지하여 로봇제품의 신뢰성을 높일 수 있다. According to the present invention, the magnetic fluid filled in the sealing space formed between the first and second magnetic bodies and the hollow-cylindrical magnet is discharged to the outside by using the magnetic field transmitted along the first and second magnetic bodies by the magnetic force provided by the magnet. Since the gap between the outer surface of the drive shaft through the through hole and the inner surface of the through hole can be completely sealed as a magnetic fluid by staying in the sealing space, the inner space of the front body and the inside of the rear body can be completely sealed. It prevents water from entering the space, guaranteeing perfect waterproof performance, and preventing damage to equipment by water inflow, which can increase the reliability of robot products.

또한, 구동축과 자성유체간의 계면접촉에 의해서 마찰저항을 최소화하여 구동모터의 동력손실을 줄이고, 구동효율을 높일 수 있는 한편, 마찰저항에 의한 부 품손상을 근본적으로 배제하여 부품의 정기적인 교체에 따른 번거로움이 없고 설비유지비를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다. In addition, by minimizing frictional resistance by interfacial contact between the drive shaft and the magnetic fluid, it is possible to reduce the power loss of the drive motor and increase driving efficiency, while fundamentally excluding parts damage caused by frictional resistance. There is no troublesome, and the effect of reducing the equipment maintenance cost is obtained.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치를 갖는 수중로봇을 도시한 외관도이며, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치를 갖는 수중로봇을 도시한 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치에 채용되는 실링부를 도시한 종단면도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치에 채용되는 실링부를 도시한 분해사시도이다. 1 is an external view showing an underwater robot having a shaft sealing apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a longitudinal sectional view showing an underwater robot having a shaft sealing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 3 is a longitudinal sectional view showing a seal portion employed in the shaft sealing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a seal portion employed in the shaft sealing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Exploded perspective view.

본 발명의 실시 예에 따른 수중로봇(100)은 도 1 내지 4에 도시한 바와 같이, 제1몸체(110), 제2몸체(120), 제3몸체(130), 제4몸체(140), 구동모터(150) 및 실링부(150a,150b)를 포함하여 전체 몸체가 4분할되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 다수의, 적어도 2개 내지 4개의 몸체로 분할구성될 수 있다. The underwater robot 100 according to the embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 to 4, the first body 110, the second body 120, the third body 130, the fourth body 140 Although the driving body 150 and the sealing body 150a and 150b are illustrated and described as being divided into four whole bodies, the present invention is not limited thereto and may be divided into a plurality of at least two to four bodies.

상기 제1몸체(110)는 대략 물고기 얼굴모양을 갖추고 몸체의 내부공간에 전원인가시 회전구동력을 발생시키는 적어도 하나의 구동모터(150)를 포함하며, 상기 구동모터(150)는 외부환경과 밀폐된 제1몸체(110)의 내부공간 임의 위치에 고정배치된다. The first body 110 has at least one drive motor 150 having a fish face shape and generating a rotational driving force when power is applied to the internal space of the body, and the drive motor 150 is sealed with an external environment. It is fixedly placed in any position of the internal space of the first body 110.

상기 구동모터(150)에 구비되는 구동축(155)은 전방측 제1몸체(110)의 외부면에 관통형성된 관통홀(111) 및 후방측 제2몸체(120)의 외부면에 관통형성된 관통홀(121)을 통하여 인접하는 제2몸체(120)내로 진입하게 된다. The driving shaft 155 provided in the driving motor 150 has a through hole 111 formed through the outer surface of the front first body 110 and a through hole formed through the outer surface of the rear second body 120. It enters into the adjacent second body 120 through (121).

상기 제2몸체(120)는 상기 제1몸체(110)와 상,하부측 링크부재(미도시)를 매개로 하여 물고기 유영이 가능하도록 회동가능하게 조립되는바, 상기 제2몸체(120)의 내부공간에는 몸체 외부면에 형성된 관통홀(121)을 통하여 내부로 진입된 구동축(155)의 단부가 고정되도록 결합되거나 연결된다. The second body 120 is rotatably assembled to enable fish swimming through the first body 110 and upper and lower link members (not shown). The inner space is coupled or connected such that an end of the drive shaft 155 entered into the inside through the through hole 121 formed in the outer surface of the body is fixed.

이에 따라, 전방측 제1몸체(110)에 구비된 구동모터(150)의 회전구동시 관통홀(111,121)을 통해 후방측 제2몸체(120)의 내부면에 단부가 연결된 구동축(155)에 의해서 제2몸체를 정방향 또는 역방향으로 회동시킬 수 있는 동력을 전달할 수 있는 것이다. Accordingly, when the driving motor 150 of the front first body 110 is rotated, the driving shaft 155 is connected to the inner surface of the rear second body 120 through the through holes 111 and 121. By this, the power that can rotate the second body in the forward or reverse direction can be transmitted.

상기 제2몸체와 이에 인접하는 제3몸체사이 그리고 상기 제3몸체와 이에 인접하는 제4몸체사이에도 몸체의 내부공간에 고정설치된 구동모터의 구동축을 이에 인접하는 다른 몸체의 외부면을 관통하여 내부공간의 내부면에 단부를 고정설치할 수 있다. Between the second body and the third body adjacent thereto and between the third body and the fourth body adjacent thereto, the drive shaft of the drive motor fixedly installed in the inner space of the body passes through the outer surface of the other body adjacent thereto. The end can be fixed to the inner surface of the space.

그리고, 이들 몸체사이에는 각 몸체에 고정설치된 구동모터의 회전구동에 의한 구동축(155)의 정,방향 회전구동시 상기 몸체의 회동을 지지하도록 몸체들사이에 상,하부측 링크부재(160)를 각각 구비한다. In addition, between these bodies, upper and lower side link members 160 are supported between the bodies to support rotation of the body when the drive shaft 155 is rotated forward and backward by the rotational drive of the drive motor fixed to each body. Each is provided.

이러한 상,하부측 링크부재(160)는 전방측 제1몸체(110)의 외부면에 함몰형성된 고정홈(161)에 삽입고정되는 고정돌기(162)와, 인접하는 후방측 제2몸체(120)의 외부면에 함몰형성된 원호홈(163)에 삽입배치되어 회동되는 회동돌기(164)를 외부면에 각각 돌출하도록 구비하여 상기 전방측 제1몸체(110)의 외부면에 고정설치 되는 지지판(165)을 포함한다. The upper and lower link members 160 are fixed projections 162 inserted into and fixed to the fixing grooves 161 recessed in the outer surface of the front first body 110 and the adjacent rear second body 120. Support plate which is fixed to the outer surface of the front first body 110 by having a rotation protrusion 164 inserted into the circular groove 163 recessed on the outer surface of the projecting protruding to the outer surface, respectively ( 165).

상기 제2몸체와 이에 인접하는 제3몸체사이 그리고 상기 제3몸체와 이에 인접하는 제4몸체사이에도 고정돌기(162)와 회동돌기(164)를 외부면에 각각 구비하는 지지판(165)을 구비하거나 선택적으로 구비될 수 있다. A support plate 165 is provided between the second body and the third body adjacent thereto, and between the third body and the fourth body adjacent thereto, the fixing protrusion 162 and the pivoting protrusion 164 on the outer surface, respectively. Or optionally provided.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 동력전달장치를 갖는 수중로봇을 종단면도로서, 상기 상,하부측 링크부재(160)는 서로 마주하는 한쌍의 몸체 좌,우측 수직면 중 어느 하나에 돌출형성된 하부판(166)의 상부면에 수직돌기(167)를 구비하고, 나머지 수직면에 상기 수직돌기(167)가 삽입배치되어 안내되는 호형 안내공(169)을 관통형성한 상부판(168)을 구비함으로써, 상기 상부판(168)을 갖는 몸체의 회동시 상기 호형 안내공(169)은 상기 수직돌기(167)를 따라 안내운동을 하게 되며, 이러한 상부판(168)은 회동되는 몸체의 수직면에 함몰형성된 수용부에 구비된다.  5 is a longitudinal sectional view of an underwater robot having a power transmission device according to a second embodiment of the present invention, wherein the upper and lower link members 160 protrude on any one of a pair of left and right vertical surfaces facing each other. The upper surface of the formed lower plate 166 is provided with a vertical projection 167, the remaining vertical surface is provided with a top plate 168 formed through the arc-shaped guide hole (169) guided by the insertion and placement of the vertical projection (167). As a result, the arc-shaped guide hole 169 is guided along the vertical protrusion 167 when the body having the upper plate 168 rotates, and the upper plate 168 is recessed in the vertical surface of the rotating body. It is provided in the accommodating part formed.

여기서, 상기 지지판(165)이 설치되는 몸체와 이에 인접하는 다른 몸체의 수직면은 구동축이 고정배치된 몸체의 회동 움직임이 간섭없이 원활하게 이루어지도록 호형의 횡단면 상으로 구비되어야 한다. Here, the vertical surface of the body and the other body adjacent to the support plate 165 is installed should be provided on the cross section of the arc-shaped so that the rotational movement of the body fixedly arranged the drive shaft is made smoothly without interference.

한편, 상기 제1,2,3 및 4몸체(110,120,130,140)는 그 위치 및 용도에 따라 옆지느머리(101), 등지느머리(102), 배지느머리(103) 및 꼬리지느머리(104)를 선택적으로 구비할 수 있다. On the other hand, the first, second, third and fourth body (110, 120, 130, 140) according to the position and use of the side fin 101, dorsal fin 102, the medium fin 103 and the tail fin 104 It may optionally be provided.

이에 따라, 상기 구동모터의 구동시 상기 제1몸체(110)와 더불어 후방측 몸체들이 구동축(155)을 중심으로 하여 회동하는 경우, 최후방측 몸체인 제4몸체는 꼬리지느머리와 더불어 좌우회동되면 물속을 유영할 수 있는 추진력을 발생하게 된다. Accordingly, when the rear body together with the first body 110 rotates around the drive shaft 155 when the driving motor is driven, the fourth body, which is the rearmost body, rotates left and right with the tail fin. It generates the driving force to swim in the water.

상기 실링부(150a,150b)는 상기 구동축(155)이 관통배치되는 관통홀(111,121)의 내부면과 구동축(155)의 외부면사이에 형성되는 간격을 실링하여 이를 통한 물유입을 방지하도록 상기 관통홀(111,121)의 근방에 해당하는 전방측 제1몸체(110)와 후방측 몸체(120)의 각 내부면에 고정설치되며, 이러한 실링부는 각 몸체에 구비되는 구동축마다 구비된다.. The sealing parts 150a and 150b seal gaps formed between the inner surfaces of the through holes 111 and 121 through which the drive shafts 155 are disposed and the outer surfaces of the drive shafts 155 to prevent water from flowing therethrough. It is fixedly installed on each inner surface of the front first body 110 and the rear body 120 corresponding to the vicinity of the through holes (111, 121), such a sealing is provided for each drive shaft provided in each body.

상기 실링부(150a,150b)는 제1,2자성체(151,152), 중공원통형 마그네트(153) 및 자성유체(154)를 포함하는바, 상기 제1자성체(151)는 전방측 제1몸체(110)와 후방측 제2몸체(120)의 각 내부면에 고정설치되고, 상기 구동축(155)이 관통배치되는 제1중앙공(151a)을 구비하고, 상기 제1자성체(151)와 대칭구조를 갖는 제2자성체(152)도 제1자성체(151)와 마찬가지로 중앙영역에 구동축(155)이 관통배치되는 제2중앙공(152a)을 구비한다. The sealing parts 150a and 150b include first and second magnetic bodies 151 and 152, a hollow cylinder-shaped magnet 153, and a magnetic fluid 154, and the first magnetic body 151 is a front first body 110. And a first central hole 151a through which the driving shaft 155 is disposed through and fixed to each inner surface of the rear side second body 120 and having a symmetrical structure with the first magnetic body 151. Similar to the first magnetic body 151, the second magnetic body 152 having the second magnetic body 152 includes a second central hole 152a through which the driving shaft 155 is disposed.

여기서, 상기 제1,2자성체에 형성되는 제1,2중앙공(151a,152a)의 내경은 상기 제1,2몸체(110,120)에 형성된 관통홀(111,121)과 동일하거나 크게 형성될 수 있다. Here, the inner diameters of the first and second central holes 151a and 152a formed in the first and second magnetic bodies may be the same as or larger than the through holes 111 and 121 formed in the first and second bodies 110 and 120.

상기 중공원통형 마그네트(153)는 상기 제1자성체(151)와 제2자성체(152)와의 사이에 배치되어 고정되어 일정크기의 실링공간을 형성하면서 상기 제1,2자성체(151,152)에 영향을 미치는 일정세기의 자기력을 제공하는 영구자석부재로 이루어질 수 있다. The hollow cylindrical magnet 153 is disposed between and fixed between the first magnetic body 151 and the second magnetic body 152 to affect the first and second magnetic bodies 151 and 152 while forming a sealing space having a predetermined size. It can be made of a permanent magnet member that provides a constant magnetic force.

상기 자성유체(154)는 상기 실링공간에 채워지고, 상기 제1,2자성체(151,152)와 중공원통형 마그네트(153)를 따라 형성되는 자기장에 의해서 상기 실링공간에서의 체류상태를 유지하면서 상기 구동축과 제1,2중앙공의 간격과 더불어 상기 구동축과 관통홀간의 간격을 통해 물이 내부로 유입되는 것을 방지하는 것이다. The magnetic fluid 154 is filled in the sealing space and is maintained in the sealing space by the magnetic field formed along the first and second magnetic bodies 151 and 152 and the hollow park cylindrical magnet 153. In addition to the gap between the first and second central holes, water is prevented from entering through the gap between the driving shaft and the through hole.

이러한 자성유체(magnetic fluid)는 물과 섞이지 않는 액체 속에 자성 분말을 콜로이드모양으로 안정, 분산시킨 다음 중력이나 자기장 등에 의한 자성분말의 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제를 첨가한 것으로, 그 예로는 사산화삼철, 철-코발트합금 미분자를 기름속에 분산시킨 것과 최근에는 톨루엔 속에 코발트를 분산시킨 것 등이 알려져 있다. 이러한 자성 분말은 0.01∼0.02㎛의 초미립자분말이며 초미립자 특유의 브라운운동을 하며, 외부자기장, 중력, 원심력 등이 가해져도 유체속의 자성분말 입자의 농도는 일정하게 유지되는 특징을 갖는 것이다. The magnetic fluid is a colloidal shape that stabilizes and disperses a magnetic powder in a liquid which is not mixed with water, and then adds a surfactant to prevent precipitation or aggregation of magnetic powder by gravity or a magnetic field. It is known to disperse fine iron, iron-cobalt alloy fine particles in oil, and recently disperse cobalt in toluene. These magnetic powders are ultrafine particles of 0.01 to 0.02 μm and have a brown movement peculiar to the ultrafine particles, and have a characteristic that the concentration of magnetic powder particles in the fluid is kept constant even when an external magnetic field, gravity and centrifugal force are applied.

한편, 상기 중공원통형 마그네트(153)는 도 6(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이 N극과 S극의 착자방향을 다양하게 구비할 수 있으며, 설치개수도 다양하게 구비할 수 있다. On the other hand, the hollow-cylindrical cylindrical magnet 153 may be provided with various magnetization directions of the N pole and the S pole as shown in Figs. have.

상기한 구성을 갖는 수중로봇의 전방측 몸체와 인접하는 다른 후방측 몸체를 관통하는 구동축과 관통홀간에 형성되는 간격의 실링은 제1,2자성체와 중공원통형 마그네트사이에 형성된 실링공간에 채워진 자성유체에 의해서 이루어진다.The sealing of the gap formed between the drive shaft and the through hole passing through the front body and the other rear body adjacent to the underwater robot having the above configuration is a magnetic fluid filled in the sealing space formed between the first and second magnetic bodies and the hollow cylinder cylindrical magnet. Is made by.

즉, 상기 제1,2자성체와 구동축사이에는 상기 마그네트에서 제공하는 자기력에 의해서 상기 제1,2자성체를 따라 자기장이 형성되기 때문에 상기 실링공간에 채워진 자성유체는 외부로 전혀 유출되지 않고 그대로 체류하게 된다.That is, since a magnetic field is formed along the first and second magnetic bodies by the magnetic force provided by the magnet between the first and second magnetic bodies and the drive shaft, the magnetic fluid filled in the sealing space does not leak out to the outside and remains as it is. do.

이에 따라, 상기 전방측 몸체의 내부공간과 상기 후방측 몸체의 내부공간은 상기 자성유체를 갖는 실링부에 의해서 완벽하게 실링됨과 더불어 물유입이 곤란하도록 방수처리될 수 있는 것이다. Accordingly, the inner space of the front body and the inner space of the rear body may be completely sealed by the sealing part having the magnetic fluid and may be waterproofed to prevent water inflow.

상기 실링부의 자성유체에 의한 실링과 방수기능은 상기 구동모터의 구동에 의한 구동축의 회전구동시에도 유지할 수 있을 뿐만 아니라 자성유체와 이에 접하는 구동축간의 마찰저항이 거의 없기 때문에 구동모터의 동력손실없이 구동력을 전달할 수 있는 것이다.  The sealing and waterproofing function by the magnetic fluid of the sealing part can be maintained even when the driving shaft is rotated by the driving of the driving motor, and there is almost no frictional resistance between the magnetic fluid and the driving shaft in contact with the driving motor without loss of driving power. Can be delivered.

이에 따라, 상기 구동모터에 의하여 구동축이 정방향 또는 역방향으로 회전구동되면, 상기 구동축의 상단이 후방측 제2몸체에 고정설치되고, 상기 후방측 제2몸체는 상,하부측 링크부재에 의한 몸체간의 링크연결에 의해서 정방향 또는 역방향으로 회동되면서 상기 후방측 몸체는 꼬리지느머리와 더불어 좌우회동되면서 물속을 유영할 수 있는 추진력을 발생하여 실제 물고기와 같이 유영하게 된다. Accordingly, when the drive shaft is driven in the forward or reverse direction by the drive motor, the upper end of the drive shaft is fixed to the rear second body, the rear second body between the body by the upper, lower link members The rear body rotates in the forward or reverse direction by the link connection, and the rear body rotates left and right with the tail fin to generate propulsion force that can swim in the water and swim like a real fish.

이때, 각 몸체마다 구동모터가 구비되는 경우, 복수개의 구동모터는 동일한 회전방향으로 회전구동될 수도 있지만 서로 다른 위상차로 회전구동됨으로써 물고기 로봇의 유영작동을 더욱 원활하게 수행할 수도 있다. In this case, when a driving motor is provided for each body, the plurality of driving motors may be rotated in the same rotation direction, but may be smoothly performed by the fish robot by rotating in a different phase difference.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be understood that various changes and modifications can be made in the art without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치를 갖는 수중로봇을 도시한 외관도이다..1 is an external view showing an underwater robot having a shaft sealing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치를 갖는 수중로봇을 도시한 종단면도이다.2 is a longitudinal sectional view showing an underwater robot having a shaft sealing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치에 채용되는 실링부를 도시한 종단면도이다.3 is a longitudinal sectional view showing a sealing portion employed in the shaft sealing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 축 실링장치에 채용되는 실링부를 도시한 분해사시도이다. Figure 4 is an exploded perspective view showing a sealing portion employed in the shaft sealing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 축 실링장치를 갖는 수중로봇을 도시한 종단면도이다.5 is a longitudinal sectional view showing an underwater robot having a shaft sealing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 6(a)(b)(c)은 본 발명의 제1,2실시 예에 따른 축 실링장치에 구비되는 실링부의 다양한 변형예를 도시한 단면도이다. 6 (a), (b) and (c) are cross-sectional views illustrating various modifications of the sealing unit included in the shaft sealing apparatus according to the first and second embodiments of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *   Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110 : 제1몸체 120 : 제2몸체110: first body 120: second body

130 : 제3몸체 140 : 제4몸체130: third body 140: fourth body

150 : 구동모터 155 : 구동축150: drive motor 155: drive shaft

150a,150b : 실링부 151 : 제1자성체150a, 150b: sealing portion 151: first magnetic body

152 : 제2자성체 153 : 중공원통형 마그네트152: second magnetic material 153: hollow park magnet

154 : 자성유체 160 : 링크부재154: magnetic fluid 160: link member

Claims (3)

분할된 전,후방측 몸체들을 구비하고, 상기 분할된 전,후방측 몸체들이 링크부재(160)를 매개로 서로 연결되어 전방측 몸체에 대하여 후방측 몸체가 회동가능하게 조립되는 수중 로봇에 구비되는 축을 실링하는 장치에 있어서, The front and rear body is divided, and the divided front and rear body is connected to each other via the link member 160 is provided in the underwater robot that the rear side body is rotatably assembled with respect to the front side body In the device for sealing the shaft, 전방측 몸체의 내부공간에 적어도 하나의 구동모터(150)를 구비하고, 상기 구동모터(150)의 구동축(155)이 관통배치되는 관통홀(111,121)을 전방측 몸체와 이에 인접하는 후방측 몸체의 각 외부면에 구비하며, 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체에 배치되어 상기 관통홀(111,121)의 내부면과 상기 구동축(155)의 외부면간의 간격을 밀폐하는 실링부(150a,150b)를 포함하고, At least one drive motor 150 is provided in the inner space of the front body, and the through-holes 111 and 121 through which the drive shaft 155 of the drive motor 150 is disposed are disposed in the front body and the rear body adjacent thereto. It is provided on each outer surface of the, and disposed on the front body and the rear body sealing parts (150a, 150b) for sealing the gap between the inner surface of the through holes (111, 121) and the outer surface of the drive shaft (155) Including, 상기 실링부(150a,150b)는 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체의 내부면에 고정설치되고, 상기 구동축(155)이 관통배치되는 제1중앙공(151a)을 관통형성한 제1자성체(151)와, 제2중앙공(152a)을 관통형성한 제2자성체(152)와의 사이에 배치되어 일정크기의 실링공간을 형성하고, 일정세기의 자기력을 제공하는 중공원통형 마그네트(153) 및 상기 제1,2자성체(151,152)와 중공원통형 마그네트(153)를 따라 형성되는 자기장에 의해서 상기 실링공간에서의 체류상태를 유지하는 자성유체(154)를 포함하며,The sealing parts 150a and 150b are fixed to the inner surfaces of the front body and the rear body and have a first magnetic body 151 formed therethrough through the first central hole 151a through which the driving shaft 155 is disposed. ) And a hollow hollow cylindrical magnet 153 disposed between the second magnetic material 152 through which the second central hole 152a is formed to form a sealing space of a predetermined size, and providing a magnetic force of a predetermined strength. It includes a magnetic fluid 154 to maintain the state of stay in the sealing space by the magnetic field formed along the first and second magnetic bodies (151, 152) and the hollow cylinder-shaped magnet 153, 상기 링크부재(160)는 전방측 몸체의 외부면에 함몰형성된 고정홈(161)에 삽입고정되는 고정돌기(162)와, 인접하는 후방측 몸체의 외부면에 함몰형성된 원호홈(163)에 삽입배치되어 회동되는 회동돌기(164)를 외부면에 각각 돌출하도록 구비하여 전방측 몸체의 외부면에 고정설치되는 지지판(165)을 포함함을 특징으로 하는 수중로봇용 축 실링장치. The link member 160 is inserted into the fixing protrusion 162 fixed to the fixing groove 161 formed in the outer surface of the front body and the circular groove 163 recessed in the outer surface of the adjacent rear body. A shaft sealing apparatus for an underwater robot, comprising a supporting plate 165 fixedly installed on an outer surface of the front body by protruding rotational projections 164 disposed on the outer surface. 삭제delete 분할된 전,후방측 몸체들을 구비하고, 상기 분할된 전,후방측 몸체들이 링크부재(160)를 매개로 서로 연결되어 전방측 몸체에 대하여 후방측 몸체가 회동가능하게 조립되는 수중 로봇에 구비되는 축을 실링하는 장치에 있어서, The front and rear body is divided, and the divided front and rear body is connected to each other via the link member 160 is provided in the underwater robot that the rear side body is rotatably assembled with respect to the front side body In the device for sealing the shaft, 전방측 몸체의 내부공간에 적어도 하나의 구동모터(150)를 구비하고, 상기 구동모터(150)의 구동축(155)이 관통배치되는 관통홀(111,121)을 전방측 몸체와 이에 인접하는 후방측 몸체의 각 외부면에 구비하며, 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체에 배치되어 상기 관통홀(111,121)의 내부면과 상기 구동축(155)의 외부면간의 간격을 밀폐하는 실링부(150a,150b)를 포함하고, At least one drive motor 150 is provided in the inner space of the front body, and the through-holes 111 and 121 through which the drive shaft 155 of the drive motor 150 is disposed are disposed in the front body and the rear body adjacent thereto. It is provided on each outer surface of the, and disposed on the front body and the rear body sealing parts (150a, 150b) for sealing the gap between the inner surface of the through holes (111, 121) and the outer surface of the drive shaft (155) Including, 상기 실링부(150a,150b)는 상기 전방측 몸체와 후방측 몸체의 내부면에 고정설치되고, 상기 구동축(155)이 관통배치되는 제1중앙공(151a)을 관통형성한 제1자성체(151)와, 제2중앙공(152a)을 관통형성한 제2자성체(152)와의 사이에 배치되어 일정크기의 실링공간을 형성하고, 일정세기의 자기력을 제공하는 중공원통형 마그네트(153) 및 상기 제1,2자성체(151,152)와 중공원통형 마그네트(153)를 따라 형성되는 자기장에 의해서 상기 실링공간에서의 체류상태를 유지하는 자성유체(154)를 포함하며,The sealing parts 150a and 150b are fixed to the inner surfaces of the front body and the rear body and have a first magnetic body 151 formed therethrough through the first central hole 151a through which the driving shaft 155 is disposed. ) And a hollow hollow cylindrical magnet 153 disposed between the second magnetic material 152 through which the second central hole 152a is formed to form a sealing space of a predetermined size, and providing a magnetic force of a predetermined strength. It includes a magnetic fluid 154 to maintain the state of stay in the sealing space by the magnetic field formed along the first and second magnetic bodies (151, 152) and the hollow cylinder-shaped magnet 153, 상기 링크부재(160)는 서로 마주하는 한쌍의 몸체 좌,우측 수직면 중 어느 하나에 돌출형성된 하부판(166)의 상부면에 수직돌기(167)를 구비하고, 나머지 수직면에 상기 수직돌기(167)가 삽입배치되어 안내되는 호형 안내공(169)을 관통형성한 상부판(168)을 구비함을 특징으로 하는 수중로봇용 축 실링장치.The link member 160 has a vertical protrusion 167 on the upper surface of the lower plate 166 protruding from one of a pair of left and right vertical surfaces of the body facing each other, and the vertical protrusion 167 on the remaining vertical surface A shaft sealing apparatus for an underwater robot, characterized in that it comprises a top plate 168 through which the arc-shaped guide hole (169) is inserted and arranged.
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