KR101168310B1 - 와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치 - Google Patents

Abstract

와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치가 개시된다. 지지프레임과; 상기 지지프레임에 양단이 고정되는 스테이터축(stator shaft)과; 길이가 상기 스테이터축 보다 작으며, 상기 스테이터축에 상응하여 회전하는 로터와; 플랜지의 외주면에 제1 나사부가 형성되고 상기 로터가 삽입되어 결합되며, 상기 로터의 회전에 따라 상기 스테이터축을 따라 이동하는 와이어 드럼; 및 상기 스테이터축과 평행하도록 상기 지지프레임의 양단에 결합되고, 상기 제1 나사부와 치합되는 제2 나사부가 형성되는 가이드부를 포함하는 와이어 윈치는, 와이어의 길이를 정밀하게 제어 가능하며, 와이어의 와이어 드럼에 감기거나 풀리는 위치가 일정하게 유지될 수 있다.

와이어 드럼, 윈치, 자율이동, 와이어

Description

와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치{Wire winch and autonomous mobile apparatus having the same}

본 발명은 와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 감기거나 풀리는 와이어의 길이에 대한 정밀한 제어가 가능하도록 구성된 와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치에 관한 것이다.

와이어 윈치는 와이어를 원통형의 와이어 드럼에 감거나 풀어 중량물을 승강시키거나 끌어당기는 장치이다. 이러한 와이어 윈치는 수동식과 전동식으로 구분될 수 있는데, 수동식은 작업자가 레버 등을 이용하여 와이어 드럼을 회전시켜 와이어를 감거나 푸는 방식이며, 전동식은 와이어 드럼의 회전축에 전동기를 연결하여 전기적으로 와이어를 감거나 푸는 방식이다.

종래 기술에 따른 전동식 와이어 윈치는 와이어 드럼의 회전축에 회전력을 전달하기 위한 모터가 분리되어 있어 그 사이에 기어나 풀리 등을 배치하여 모터의 회전력을 와이어 드럼의 회전축에 전달한다.

이와 같이 종래 기술에 따른 와이어 윈치는 모터의 회전력을 전달하기 위한 기어나 풀리 등으로 인해 와이어 윈치가 중량화되고 대형화되는 문제점이 있다. 또한 이로 인해 와이어 윈치가 탑재되는 장치를 소형화하는데 문제점이 발생한다.

한편, 선체의 블록 내부에서 용접 또는 절단 같은 작업을 자동으로 수행하기 위해 작업 로봇이 탑재되는 자율이동장치가 사용될 수 있다. 자율이동장치는 로봇을 탑재할 수 있는 플랫폼에 와이어 윈치를 결합하고, 와이어 윈치에서 와이어를 감거나 풀면서 플랫폼을 선체 블록 내부에서 이동되도록 작동되는 것이다.

이러한 자율이동장치에 적용되는 와이어 윈치는 와이어의 감기고 풀리는 길이를 정밀하게 제어할 수 있어야 플랫폼을 선체블록 내부 공간의 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.

그런데, 종래 기술에 따른 와이어 윈치는 와이어의 감기고 풀리는 길이의 정밀제어가 어려워 자율이동장치에 적용이 어렵다.

또한, 종래 기술에 따른 와이어 윈치는 정렬기능이 없기 때문에 와이어가 겹쳐지면서 감길 수 있어 와이어를 와이어 드럼에 한 바퀴 감기 위한 모터의 회전량이 변하게 된다. 따라서 모터의 회전량 대비 와이어가 감기는 길이를 정의할 수 없어 정밀제어를 할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명의 실시예는 와이어 윈치를 경량화하고 소형화할 수 있고 이로 인해 와이어 윈치가 탑재되는 장치를 경량화 및 소형화할 수 있는 와이어 윈치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 와이어의 길이를 정밀하게 제어 가능하도록 구성된 와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 와이어가 와이어 드럼에 감기거나 와이어 드럼으로부터 풀리는 위치가 일정하게 유지되도록 구성된 와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 지지프레임과; 상기 지지프레임에 양단이 고정되는 스테이터축(stator shaft)과; 길이가 상기 스테이터축 보다 작으며, 상기 스테이터축에 상응하여 회전하는 로터와; 플랜지의 외주면에 제1 나사부가 형성되고 상기 로터가 삽입되어 결합되며, 상기 로터의 회전에 따라 상기 스테이터축을 따라 이동하는 와이어 드럼; 및 상기 스테이터축과 평행하도록 상기 지지프레임의 양단에 결합되고, 상기 제1 나사부와 치합되는 제2 나사부가 형성되는 가이드부를 포함하는 와이어 윈치가 제공될 수 있다.

상기 와이어 윈치는, 상기 로터와 상기 와이어 드럼 사이에 개재되어 상기 와이어 드럼의 회전을 감속하는 감속기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이터축의 중앙부에서 상기 와이어가 인출입되도록 상기 지지프레임에 결합되는 와이어 인출입부를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이터축에는 길이방향으로 가이드홈이 형성될 수 있으며, 상기 와이 어 드럼의 내측에는 상기 가이드홈을 따라 구르는 복수의 볼을 구비하는 볼스플라인너트가 결합될 수 있다.

상기 와이어 드럼의 외주면에는 와이어가 상기 와이어 드럼의 길이방향을 따라 순차적으로 감기도록 나선홈이 형성될 수 있다.

상기 와이어 드럼이 상기 스테이터축을 따라 이동 시 상기 스테이터축의 길이방향의 일정 위치에서 상기 와이어가 상기 와이어 드럼에 감기거나 풀리도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 지지프레임과; 감속기어의 출력축이 상기 지지프레임에 고정되는 기어드모터와; 상기 기어드모터의 후단에 결합되고 외측으로 연장되는 회전돌기가 구비되며, 상기 회전돌기가 상기 지지프레임에 회전 가능하게 결합되는 슬립링과; 상기 기어드모터가 삽입되는 원통 형상의 모터하우징과; 플랜지의 외주면에 제1 나사부가 형성되고 상기 모터하우징이 관통되며, 회전에 따라 상기 모터하우징을 따라 이동하는 와이어 드럼; 및 상기 출력축과 평행하도록 상기 지지프레임에 양단이 결합되고, 상기 제1 나사부와 치합되는 제2 나사부가 형성되는 가이드부를 포함하는 와이어 윈치가 제공될 수 있다.

상기 모터하우징의 길이방향으로 가이드홈이 형성될 수 있고, 상기 와이어 드럼의 내측에는 상기 가이드홈을 따라 구르는 복수의 볼을 구비하는 볼스플라인너트가 결합될 수 있다.

상기 와이어 드럼의 외주면에는 와이어가 상기 와이어 드럼의 길이방향을 따라 순차적으로 감기도록 나선홈이 형성될 수 있다.

상기 와이어 드럼이 상기 모터하우징을 따라 이동 시 상기 모터하우징의 길이방향의 일정 위치에서 상기 와이어가 상기 와이어 드럼에 감기거나 풀리도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 일정한 작업공간에서 이동가능한 자율이동장치로서, 작업공간의 내부에 위치하는 이동플랫폼과; 상기 이동플랫폼에 결합되는 상술한 와이어 윈치와; 일단이 상기 와이어 윈치에 결합되어 상기 와이어 윈치에 감기거나 풀리며, 타단이 상기 작업공간을 한정하는 지지체에 결합되는 와이어를 포함하는 자율이동장치가 제공될 수 있다.

와이어 드럼과 모터의 일체화를 꾀하여 와이어 윈치를 경량화하고 소형화할 수 있다.

와이어가 정렬된 상태로 와이어 드럼에 감기거나 와이어 드럼으로부터 순차적으로 풀리도록, 와이어 드럼이 가이드부를 따라 회전하면서 이동함으로써, 와이어 드럼의 1 회전당 감기거나 풀리는 와이어의 길이가 동일하여 와이어의 길이에 대한 정밀제어가 가능해진다.

또한, 와이어 윈치의 와이어 드럼이 가이드부를 따라 회전하면서 이동함으로써, 와이어를 감거나 푸는 과정에서 항상 와이어가 토출되는 위치가 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 감기거나 풀리는 와이어의 길이에 대한 정밀한 제어가 가능한 와이어 윈치를 포함하는 자율이동장치는 작업공간 내부의 원하는 위치로 정확하게 이동할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 와이어 윈치 및 이를 포함하는 자율이동장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치를 포함하는 자율이동장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 와이어 윈치(10), 와이어(28), 자율이동장치(100), 이동플랫폼(102), 작업공간(104), 지지체(108)가 도시되어 있다.

자율이동장치(100)는 선체의 블록 내부 같은 일정한 작업공간(104)에서 자유롭게 이동할 수 있다.

이동플랫폼(102)은 이동과정에서 작업공간(104)의 내부에 위치할 수 있다. 또한, 이동플랫폼(102)의 상측부에는 용접, 절단 같은 작업을 수행할 수 있는 로봇(106)이 이동플랫폼(102)의 길이방향으로 이동가능하게 탑재될 수 있다.

이동플랫폼(102)에는 복수의 와이어 윈치(110)가 설치될 수 있다. 와이어(28)의 일단은 와이어 윈치(110)에 결합되어 감기거나 풀리게 되고 와이어(28)의 타단은 작업공간(104)을 한정하는 지지체(108)에 결합될 수 있다. 여기서 작업공간 을 한정하는 지지체(108)는 선체의 블록을 구획하는 격벽과 같은 것을 의미하며, 이외에도 소정 공간을 구획하는 다양한 형태의 지지체가 존재할 수 있다.

이와 같이 구성된 자율이동장치(100)는 와이어 윈치(10)를 사용하여 와이어 윈치(110)와 결합된 와이어(28)를 감거나 풀면서 이동플랫폼(102)이 작업공간(104) 내부를 자유롭게 이동할 수 있도록 작동될 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 감기거나 풀리는 와이어(28)의 길이를 정밀하게 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 통해 자율이동장치(100)는 이동플랫폼(102)을 작업공간(104)의 원하는 위치로 정밀하게 이동하도록 작동될 수 있다.

본 실시예에서는 자율이동장치(100)의 플랫폼(102)에 결합된 와이어 윈치(10) 및 자율이동장치(100)에 대해서 설명하고 있으나, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)의 사용처는 여기에 한정되는 것은 아니며, 이외에 다양한 형태의 장치 및 시스템에 적용될 수 있음은 당연하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치의 일부의 종단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 드럼의 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 와이어 윈치(10), 스테이터축(14), 로터(15), 가이드홈(16), 감속기(17), 플랜지(18), 권선부(19), 제1 나사부(20), 로터하우징(21), 와이어 드럼(22), 볼스플라인너트(23), 제2 나사부(24), 볼(25), 가이드부(26), 와이어(28), 지지축(30), 지지롤러(32), 보조롤러(33), 인출입구(34), 와이어 인출입부(36), 영구자석(38), 나선 홈(40)이 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는, 지지프레임(12)과, 지지프레임(12)에 양단이 고정되는 스테이터축(14)(stator shaft)과, 길이가 스테이터축(14) 보다 작으며 스테이터축(14)에 상응하여 회전하는 로터(15)와, 플랜지(18)의 외주면에 제1 나사부(20)가 형성되고 로터(15)가 삽입되어 결합되며 로터(15)의 회전에 따라 스테이터축(14)을 따라 이동하는 와이어 드럼(22) 및 스테이터축(14)과 평행하도록 지지프레임(12)의 양단에 결합되고, 제1 나사부(20)와 치합되는 제2 나사부(24)가 형성되는 가이드부(26)를 포함하여, 와이어(28)의 인출입량을 정밀하게 제어할 수 있다.

지지프레임(12)은 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)를 지지하며, 다수의 봉재를 결합하여 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 다수의 봉재를 결합하여 지지프레임(12)을 형성하였으나, 외부에서의 이물질의 침입을 방지할 수 있도록 케이스 형태로 제작하는 것도 가능하다.

스테이터축(14)은 긴 봉의 형태로 양단이 각각 지지프레임(12)에 고정되며, 로터(15)(rotor)에 대한 스테이터(stator)로서 기능을 수행할 수 있다. 일반적으로 모터는 모터 본체에 대해 모터의 샤프트가 회전되도록 구성되나, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 모터의 회전축을 고정하고 모터 본체가 회전되도록 구성된 형태로, 모터의 회전축에 해당하는 스테이터축(14)을 지지프레임(12)에 고정하고, 모터 본체에 해당하는 로터(15)에 와이어 드럼(22)을 결합하여, 스테이터축(14)에 대해 회전하는 로터(15)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 회전되도록 구성할 수 있다.

스테이터축(14)은 긴 봉의 형태로 외주면에는 스테이터로서의 기능하도록 영구자석(38)이 일정 간격을 두고 부착될 수 있다.

로터(15)는 그 길이가 스테이터축(14)의 길이 보다 작으며, 스테이터축(14)에 상응하여 회전할 수 있다. 로터(15)의 길이를 스테이터축(14)의 길이보다 작게 한 이유는 로터(15)가 회전하면서 스테이터축(14) 상을 이동할 수 있도록 구성하기 위해서이다.

스테이터축(14) 외주면에는 길이 방향으로 일정간격으로 영구자석(38)이 부착되어 있고, 로터(15)의 권선부(19)는 스테이터축(14)의 주위에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 총 4개의 영구자석(38)이 스테이터축(14)의 외주면을 따라 부착되어 있고, 그 주변에 총 8개의 권선부(19)가 배치된 로터(15) 형태를 제시하고 있다. 물론, 영구자석(38)과 권선부(19)의 배치를 서로 바꿔서 배치하는 것도 가능하다. 즉, 스테이터축(14)에 권선부를 두고 그 주변에 영구자석이 배치된 로터로 구성하는 것도 가능하다.

로터(15)의 권선부(19)는 원통 형상의 로터하우징(21)에 삽입되고, 로터하우징(21)은 중공형상의 감속기(17)에 삽입되어 회전력이 감속될 수 있다. 감속기(17)는 와이어 드럼(22)의 내부에 삽입되고 감속된 회전력이 와이어 드럼(22)에 전달되도록 구성될 수 있다.

와이어 드럼(22)은 와이어(28)를 감기 위한 구성으로서, 원통 형상으로 이루어지고 양단에는 플랜지(18)가 형성되어 있어 와이어(28)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 와이어 드럼(22)의 내부에는 로터(15)가 삽입되어 결합되며 로터(15)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 회전하고 와이어 드럼(22)은 스테이터축(14)을 따라 회전하면서 이동하게 될 수 있다. 와이어 드럼(22)의 플랜지(18)의 외주면에는 제1 나사부(20)가 형성될 수 있다. 제1 나사부(20)는 후술하는 가이드부(26)의 제2 나사부(24)에 치합되어 와이어 드럼(22)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 가이드부(26)를 따라 이동하게 될 수 있다.

본 실시예에서 와이어 드럼(22)의 양쪽 플랜지(18)의 외주면에 제1 나사부(20)를 형성하였으나, 한 쪽 플랜지(18)의 외주면에만 형성하는 것도 가능하다.

가이드부(26)는 스테이터축(14)에 평행하게 지지프레임(12)에 양단이 결합되고, 플랜지(18)의 제1 나사부(20)에 치합되는 제2 나사부(24)가 형성될 수 있다. 가이드부(26)는 와이어 드럼(22)이 회전하면서 가이드부(26)를 따라 이동하도록 안내할 수 있다. 즉, 로터(15)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 회전하게 되고, 와이어 드럼(22)의 회전에 따라 플랜지(18)의 제1 나사부(20)가 가이드부(26)의 제2 나사부(24)가 맞물리면서 와이어 드럼(22)이 가이드부(26)를 따라 이동 하게 될 수 있다.

가이드부(26)는 지지프레임(12)과 일체로 형성되거나, 별개로 제작되어 배치될 수 있다.

와이어 드럼(22)은 와이어(28)가 정렬된 상태로 와이어 드럼(22)에 감기거나 와이어 드럼(22)으로부터 순차적으로 풀리도록, 가이드부(26)를 따라 회전하면서 나사 이동한다. 이로 인해, 와이어 드럼(22)의 1 회전당 감기거나 풀리는 와이어(28)의 길이는 동일해질 수 있다.

여기서, 제1 나사부(20) 및 제2 나사부(24)에 각각 형성된 나사산은 일정한 피치(pitch)를 가질 수 있다. 이는 와이어 드럼(22)이 1 회전할 때 와이어 드럼(22)이 가이드부(26)를 따라 이동하는 거리가 일정하게 유지된다는 것을 의미한다.

이로 인해, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 와이어 드럼(22)이 가이드부(26)를 따라 이동 시 가이드부(26)의 길이방향의 일정 위치, 예를 들어 와이어 인출입부(36)의 중심을 지나는 중심선으로 표시되는 위치에서 와이어(28)가 와이어 드럼(22)에 감기거나 와이어 드럼(22)으로부터 풀리도록 작동될 수 있다.

한편, 와이어(28)의 인출입을 보다 정밀하게 제어하기 위해 스테이터축(14)에 길이방향으로 가이드홈(16)을 형성하고, 와이어 드럼(22)의 내측에 가이드홈(16)을 따라 구르는 복수의 볼(25)을 구비하는 볼스플라인너트(23)를 결합할 수 있다. 본 실시예에서는 와이어 드럼(22)의 내측의 중앙부에 로터(15)를 위치시키고 그 양 옆에 두 개의 볼스플라인너트(23)를 위치시킨 형태를 제시하고 있으나, 로터(15)와 한 개의 볼스플라인너트(23)를 배치하는 것도 가능하다.

로터(15)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 회전하고 와이어 드럼(22)에 결합되어 있는 볼스플라인너트(23)의 볼(25)들이 스테이터축(14)의 가이드홈(16)을 따라 구르면서 와이어 드럼(22)이 회전하면서 스테이터축(14)을 따라 이동하게 될 수 있다.

와이어(28)가 감기는 와이어 드럼(22)의 몸체의 외주면에는 와이어(28)가 와이어 드럼(22)의 길이방향을 따라 순차적으로 감기도록 나선으로 연속하여 형성된 나선홈(40)이 형성될 수 있다. 나선홈(40)은 와이어 드럼(22)이 와이어(28)가 감기는 방향으로 회전하면서 가이드부(26)를 따라 이동할 때 와이어(28)가 와이어 드럼(22)에 정렬된 상태로 감기도록 안내할 수 있다..

감속기(17)는 로터(15)와 와이어 드럼(22) 사이에 개재되어 로터(15)의 회전을 감속하고 감속된 회전력을 와이어 드럼(22)에 전달할 수 있다. 감속기(17)로 중공형 감속기, 하모닉드라이드 등이 사용될 수 있다.

와이어 인출입부(36)는 스테이터축(14)의 중앙부에서 와이어(28)가 인출입되도록 지지프레임(12)에 결합될 수 있다. 와이어(28)의 인출입의 정밀제어를 위해서는 와이어(28)가 일정 위치에서 인입되거나 인출되어야 한다.

와이어 드럼(22)이 스테이터축(14)을 따라 이동할 때 스테이터축(14)의 길이 방향의 일정 위치(예를 들면, 스테이터축(14)의 중앙부)에서 와이어(28)가 와이어 드럼(22)에 감기거나 풀리도록 하기 위해, 와이어 드럼(22)의 길이는 스테이터축(14)의 길이의 대략 반(1/2)으로 구성하여 와이어 드럼(22)이 스테이터축(14)을 따라 이동하면서 회전할 때 와이어(28)가 스테이터축(14)의 중앙부에서 인출입되도록 구성할 수 있다. 이때 와이어(28)가 와이어 인출입부(36)를 통해 와이어 윈치(10)의 내외부로 인출입될 수 있다.

와이어 인출입부(36)는 와이어(28)를 지지하기 위한 지지축(30)을 중심으로 회전하는 지지롤러(32), 지지롤러(32)에 의해 지지되는 와이어(28)가 지지롤러(32)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 보조롤러(33) 및 와이어(28)가 관통하는 관통부를 가진 인출입구(34)를 포함할 수 있다.

이하에서는 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)의 작동상태를 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 와이어 드럼(22)이 오른쪽으로 회전하였을 때 와이어 드럼(22)이 스테이터축(14)의 우측방향(도 2 참조)으로 이동하도록 제1 나사부(20)와 제2 나사부(24)를 형성하였다.

로터(15)의 회전에 의해 와이어 드럼(22)이 와이어(28)를 푸는 방향 즉, 오른쪽으로 회전하는 경우 와이어 드럼(22)은 와이어 드럼(22)의 플랜지(18)에 형성된 제1 나사부(20)가 가이드부(26)의 측면에 형성된 제2 나사부(24)와 맞물리면서 스테이터축(14)의 우측 방향으로 이동할 수 있다.

이 때, 와이어 드럼(22)이 스테이터축(14)의 우측 방향으로 이동함과 동시에 와이어 드럼(22)에 감겨진 와이어(28)는 와이어 드럼(22)으로부터 순차적으로 풀릴 수 있다..

와이어 드럼(22)으로부터 풀리는 와이어(28)는 지지프레임(12)에 형성된 와이어 인출입부(36)를 통해 외부로 인출될 수 있다.

와이어(28)를 감아야 하는 경우에는 로터(15)의 역회전에 의해 와이어 드럼(22)이 와이어(28)를 감는 방향 즉, 왼쪽으로 회전하게 되고, 이로 인해 와이어 드럼(22)은 스테이터축(14)의 좌측 방향으로 이동하게 될 수 있다. 이 때, 와이어 드럼(22)이 스테이터축(14)의 좌측 방향으로 이동함과 동시에 와이어 윈치(10)의 외부로 인출된 와이어(28)는 와이어 드럼(22)에 정렬된 형태로 감길 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 스테이터축(14)의 길이방향의 중앙위치에서 와이어(28)가 와이어 드럼(22)에 감기거나 풀리도록 작동한다. 따라서, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 와이어(28)를 감거나 푸는 과정에서 항상 와이어(28)가 인출입되는 위치가 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 와이어 드럼(22)의 1 회전당 와이어 드럼(22)에 감기거나 와이어 드럼(22)으로부터 풀리는 와이어(28)의 길이가 동일하도록 작동할 수 있다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 와이어 윈치(10)는 와이어 드럼(22)에 감기거나 와이어 드럼(22)으로부터 풀리는 와이어(28)의 길이를 정밀하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 일정 길이의 와이어(28)를 감거나 풀기 위해서는 회전해야 하는 와이어 드럼(22)의 회전량이 미리 정해질 수 있다.

이와 관련하여, 와이어 드럼(22)에 회전력을 전달하는 로터(15)는 감속기(17)를 통해 와이어 드럼(22)과 연결될 수 있다. 여기서 감속기(17)의 기어비에 의해 로터(15)의 1 회전당 와이어 드럼(22)의 회전량이 미리 정해질 수 있다.

이와 같은 점을 고려할 때, 일정 길이의 와이어(28)를 감거나 풀기 위한 로터(15)의 회전량에 대한 와이어 드럼(22)의 회전량의 비는 와이어 윈치(10)를 설계하는 과정에서 미리 정해질 수 있다. 예를 들어 와이어(28)를 5M 감기 위해 로터(15)가 100회전하고 와이어 드럼(22)이 10회전하도록 와이어 윈치(10)가 설계된 경우 로터(15)의 회전량에 대한 와이어 드럼(22)의 회전량의 비는 10/100(=1/10)로 미리 정해진다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치의 일부의 종단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 드럼의 단면도이다. 도 5 내지 도 7를 참조하면, 지지프레임(12), 가이드홈(16), 플랜지(18), 제1 나사부(20), 와이어 드럼(22), 볼스플라인너트(23), 제2 나사부(24), 볼(25), 가이드부(26), 와이어(28), 지지축(30), 지지롤러(32), 보조롤러(33), 인출입구(34), 와이어 인출입부(36), 나선홈(40), 기어드 모터(41), 모터하우징(42), 감속기어(44), 출력축(46), 슬립링(48), 회전돌기(50)가 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 와이어 윈치를 설명함에 있어, 상술한 일 실시예에 따른 와이어 윈치와 다른 구성요소 위주로 설명하기로 하며, 동일한 구성요소에 대해서 그 설명을 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 와이어 윈치는, 기어드 모터(41)의 출력축(46)을 지지프레임(12)에 고정하여 기어드 모터(41)의 몸체부가 회전하도록 하고, 기어드 모터(41)의 몸체부에 와이어 드럼(22)을 결합한 형태이다. 이를 위해 본 실시예에 따른 와이어 윈치는, 지지프레임(12)과, 감속기어(44)의 출력축(46)이 지지프레임(12)에 고정되는 기어드 모터(41)와, 기어드 모터(41)의 후단에 결합되고 외측으로 연장되는 회전돌기(50)가 구비되며, 회전돌기(50)가 지지프레임(12)에 회전 가능하게 결합되는 슬립링(48)과, 기어드 모터(41)가 삽입되는 원통 형상의 모터하우징(42)과, 플랜지(18)의 외주면에 제1 나사부(20)가 형성되고 모터하우징(42)이 관통되며 회전에 따라 모터하우징(42)을 따라 이동하는 와이어 드럼(22) 및 출력축(46)과 평행하도록 지지프레임(12)에 양단이 결합되고 제1 나사부(20)와 치합되는 제2 나사부(24)가 형성되는 가이드부(26)를 구성요소로 할 수 있다.

기어드 모터(41)는 모터의 회전량을 감속하기 위한 감속기어(44)가 부착된 모터로서, 본 실시예에서는 감속기어(44)가 일체로 부착된 기어드 모터(41)가 사용되었으나, 모터에 따로 감속기어(44)를 부착한 형태도 가능함은 물론이다.

기어드 모터(41)의 감속기어(44)의 출력축(46)은 지지프레임(12)에 고정되어, 기어드 모터(41)의 작동에 의해 기어드 모터(41)의 몸체부가 회전할 수 있다.

슬립링(48)(slip ring)은 기어드 모터(41)의 후단에 결합되어 기어드 모터(41)에 전류를 공급할 수 있다. 슬립링(48)에는 외측으로 연장되는 회전돌기(50)가 구비되어 있고, 회전돌기(50)는 지지프레임(12)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

기어드 모터(41)의 출력축(46)이 지지프레임(12)에 고정되어 있고, 기어드 모터(41)의 후단은 슬립링(48)의 회전돌기(50)를 통해 지지프레임(12)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 기어드 모터(41)의 출력축(46)과 슬립링(48)의 회전돌기(50)는 동일선상에 위치하고, 회전돌기(50)와 지지프레임(12) 사이에 회전돌기(50)의 원활한 회전을 위한 베어링(13)이 개재될 수 있다.

모터하우징(42)은 기어드 모터(41)가 삽입되며, 기어드 모터(41)가 일체로 거동하도록 할 수 있다. 본 실시예에서는 완제품 형태의 기어드 모터(41)를 모터하우징(42)에 배치한 형태를 제시하고 있으나, 스테이터와 이에 상응하는 로터를 구성하고 회전축에 감속기어를 부착하여 모터하우징(42) 내에 배치하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 슬립링(48)이 모터하우징(42)의 외측에 노출된 형태를 제시하고 있으나 회전돌기(50)만 외측으로 돌출되도록 하고 슬립링(48)을 모터하우 징(42) 내에 위치하는 것도 가능하다.

본 실시예에 있어, 와이어 드럼(22)은, 모터하우징(42)이 관통되도록 모터하우징(42)의 외측에 배치되어 모터하우징(42)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 회전하고 모터하우징(42)의 길이방향을 따라 이동하게 될 수 있다.

와이어 드럼(22)의 플랜지(18)의 외주면에는 제1 나사부(20)가 형성되어 있고, 제1 나사부(20)는 가이드부(26)의 제2 나사부(24)에 치합되어 와이어 드럼(22)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 가이드부(26)를 따라 이동하게 될 수 있다.

가이드부(26)는 기어드 모터(41)의 출력축(46)과 평행하게 지지프레임(12)에 양단이 결합되고, 와이어 드럼(22)의 플랜지(18)의 제1 나사부(20)에 치합되는 제2 나사부(24)가 형성될 수 있다. 가이드부(26)는 와이어 드럼(22)이 회전하면서 가이드부(26)를 따라 이동하도록 안내할 수 있다. 즉, 모터하우징(42)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)이 회전하게 되고, 와이어 드럼(22)의 회전에 따라 플랜지(18)의 제1 나사부(20)가 가이드부(26)의 제2 나사부(24)가 맞물리면서 와이어 드럼(22)이 가이드부(26)를 따라 이동 하게 될 수 있다.

한편, 모터하우징(42)의 외주면에는 길이방향으로 가이드홈(16)이 형성될 수 있고, 와이어 드럼(22)의 내측에는 가이드홈(16)을 따라 구르는 복수의 볼(25)을 구비하는 볼스플라인너트(23)가 결합할 수 있다.

모터하우징(42)의 회전에 따라 와이어 드럼(22)에 결합되어 있는 볼스플라인너트(23)의 볼(25)들이 모터하우징(42)의 가이드홈(16)을 따라 구르면서 와이어 드럼(22)이 모터하우징(42)을 따라 이동하게 될 수 있다.

와이어 드럼(22)이 모터하우징(42)을 따라 이동할 때 모터하우징(42)의 길이방향의 일정 위치에서 와이어(28)가 와이어 드럼(22)에 감기거나 풀리도록 구성될 수 있다. 와이어 드럼(22)이 모터하우징(42)의 길이방향을 따라 이동할 때 모터하우징(42)의 길이 방향의 일정 위치(예를 들면, 모터하우징(42)의 중앙부)에서 와이어(28)가 와이어 드럼(22)에 감기거나 풀리도록 하기 위해, 와이어 드럼(22)의 길이는 모터하우징(42)의 길이의 대략 반(1/2)으로 구성하여 와이어 드럼(22)이 모터하우징(42)을 따라 이동하면서 회전할 때 와이어(28)가 모터하우징(42)의 길이방향의 중앙부에서 인출입되도록 구성할 수 있다. 이때 와이어(28)가 와이어 인출입부(36)를 통해 와이어 윈치의 내외부로 인출입될 수 있다.

본 실시예에 따른 와이어 윈치의 작동상태는 상술한 일 실시예에 따른 와이어 윈치의 작동방법과 동일하거나 유사함으로 그 설명을 생략하기로 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치를 포함하는 자율이동장치를 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치의 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치의 일부의 종단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 드럼의 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치의 사시도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치의 일부의 종단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 드럼의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 와이어 윈치 14 : 스테이터축

15 : 로터 16 : 가이드홈

17 : 감속기 18 : 플랜지

19 : 권선부 21 : 로터하우징

22 : 와이어 드럼 23 : 볼스플라인너트

26 : 가이드부 28 : 와이어

36 : 와이어 인출입부 38 : 영구자석

40 : 나선홈 41 : 기어드 모터

42 : 모터하우징 44 : 감속기어

46 : 출력축 48 : 슬립링

Claims (10)

1. 지지프레임과;

   상기 지지프레임에 양단이 고정되는 스테이터축(stator shaft)과;

   상기 스테이터축 상을 이동 가능하도록 길이가 상기 스테이터축 보다 작으며, 상기 스테이터축에 상응하여 회전하는 로터와;

   플랜지의 외주면에 제1 나사부가 형성되고 상기 로터가 삽입되어 결합되며, 상기 로터의 회전에 따라 상기 스테이터축을 따라 이동하는 와이어 드럼;

   상기 스테이터축과 평행하도록 상기 지지프레임의 양단에 결합되고, 상기 제1 나사부와 치합되는 제2 나사부가 형성되는 가이드부; 및

   상기 로터와 상기 와이어 드럼 사이에 개재되어 상기 와이어 드럼의 회전을 감속하는 중공형상의 감속기를 포함하며,

   상기 제1 나사부가 상기 제2 나사부에 치합됨으로써, 상기 와이어 드럼의 회전에 따라 상기 와이어 드럼이 상기 가이드부를 따라 회전하면서 나사 이동하며, 상기 와이어 드럼에 권취된 와이어가 정렬된 상태로 상기 와이어 드럼에 순차적으로 감기거나 상기 와이어 드럼에서 순차적으로 풀리는 것을 특징으로 하는 와이어 윈치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 스테이터축의 중앙부에서 상기 와이어가 인출입되도록 상기 지지프레임에 결합되는 와이어 인출입부를 더 포함하는 와이어 윈치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스테이터축에는 길이방향으로 가이드홈이 형성되며,

   상기 와이어 드럼의 내측에는 상기 가이드홈을 따라 구르는 복수의 볼을 구비하는 볼스플라인너트가 결합되는 것을 특징으로 하는 와이어 윈치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 와이어 드럼의 외주면에는 와이어가 상기 와이어 드럼의 길이방향을 따라 순차적으로 감기도록 나선홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 윈치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 일정한 작업공간에서 이동가능한 자율이동장치로서,

    상기 작업공간의 내부에 위치하는 이동플랫폼에 결합되는 상기 제1항과 상기 제3항 내지 상기 제5항 중 어느 한 항에 따른 와이어 윈치와;

    일단이 상기 와이어 윈치에 결합되어 상기 와이어 윈치에 감기거나 풀리며, 타단이 상기 작업공간을 한정하는 지지체에 결합되는 와이어를 포함하는 자율이동장치.

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