KR101259759B1 - 옴니 휠 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

소정의 간격을 가지며 복수개의 제1배럴을 지지하는 제1지지부와, 소정의 간격을 가지며 복수개의 제2배럴을 지지하는 제2지지부를 구비하는 몸체부와, 휠 구동부의 회전축이 선택적으로 삽입되어 결합되도록 상기 1지지부 측에 형성된 제1축공과, 상기 제2지지부 측에 형성된 제2축공을 구비하고, 상기 제1축공의 단면형상과 상기 제2축공의 단면형상은 서로 달라 하나의 옴니 휠로 서로 다른 휠 구동부의 회전축에 결합하여 사용할 수 있다.

Description

옴니 휠 및 그 제조방법{Omni-directional Wheel And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 이동로봇 등에 사용되는 옴니 휠 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 단면형상을 가지는 휠 구동부의 회전축에 결합할 수 있으며, 제조가 간단한 옴니 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.

가정용 로봇이나 경비로봇과 같은 이동로봇에 있어서 좁은 공간에서도 쉽게 방향 전향이 가능한 바퀴로서 옴니 디렉셔널 휠(Omni-directional Wheel, 이하 ‘옴니 휠’이라 함)이 많이 사용되고 있다.

상기 옴니 휠에는 휠 프레임의 외주에 휠의 축방향으로 회전할 수 있는 다수개의 배럴(barrel)이 배치된다. 상기 옴니 휠은 이동로봇의 본체에서 동일 원주상으로 3개 이상 배치되어 이동로봇이 모든 방향으로 이동 가능하도록 한다.

옴니 휠이 설치되는 이동로봇의 일례로 이동로봇의 중심을 기준으로 120°간격으로 3개의 옴니 휠이 설치되고, 제어부가 각 옴니 휠의 방향 및 속도를 제어함으로써 이동로봇의 진행방향을 결정하는 이동로봇이 있다.

이러한 옴니 휠은 이동로봇의 휠 구동부의 회전축과 결합된다. 옴니 휠이 이동로봇의 휠 구동부 회전축과 결합될 때 휠 구동부의 회전축이 헛돌지 않도록, 회전축의 단부는 각진 형상을 가진다. 이와 같은 회전축 단부 형상 중에서 가장 대표적인 것으로는 육각형 형상 또는 톱니바퀴 형상이 있다.

그러나 이동로봇의 종류에 따라 회전축 단부의 형상이 다르기 때문에 회전축의 모양에 따라 옴니 휠의 모양도 달라져야 하는 문제점이 있었다.

한편 옴니 휠의 본체 외주에는 옴니 휠의 축방향으로 회전할 수 있는 다수개의 배럴이 설치된다. 상기 배럴이 본체에 회전 가능하게 지지되도록 본체에는 배럴의 양단을 지지할 수 있도록 지지축이 구비되고, 배럴의 양단에는 상기 지지축이 삽입될 수 있도록 삽입홀이 형성된다. 따라서 본체의 지지축이 배럴의 양단에 형성된 삽입홀에 삽입되면 배럴은 회전되면서 지지된다.

그러나 이와 같은 옴니 휠의 제조에 있어서, 배럴을 억지끼움 방식으로 본체에 장착하게 되므로 배럴을 본체에 끼울 때 본체 또는 배럴이 파손되는 경우가 발생하며, 옴니 휠을 제조하는 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 휠 구동부 회전축의 형상에 따라 사용자가 선택하여 옴니 휠을 결합할 수 있으므로, 서로 다른 단면 형상의 휠 구동부의 회전축에 공용으로 사용할 수 있는 옴니 휠을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본체 외주에 장착되는 배럴을 본체에 쉽게 장착할 수 있도록 함으로써 옴니 휠의 제조 효율을 높일 수 있는 옴니 휠 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠은 소정의 간격을 가지며 복수개의 제1배럴을 지지하는 제1지지부와, 소정의 간격을 가지며 복수개의 제2배럴을 지지하는 제2지지부를 구비하는 몸체부와, 휠 구동부의 회전축이 선택적으로 삽입되어 결합되도록 상기 1지지부 측에 형성된 제1축공과, 상기 제2지지부 측에 형성된 제2축공을 구비하고, 상기 제1축공의 단면형상과 상기 제2축공의 단면형상은 서로 다른 것을 특징으로 한다.

이때 상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하여 설치된다.

그리고 상기 제1축공과 제2축공 중 어느 하나의 단면형상은 육각형이고, 다른 하나의 단면형상은 톱니바퀴 형상일 수 있다.

한편 상기 몸체부와 결합되어 상기 복수개의 제1배럴이 이탈되는 것을 방지하는 제1커버와, 상기 몸체부와 결합되어 상기 복수개의 제2배럴이 이탈되는 것을 방지하는 제2커버를 더 구비한다.

이때 상기 몸체부에는 상기 제1배럴 및 제2배럴의 회전축의 일부가 지지되는 제1지지홈이 구비되고, 상기 제1커버 및 제2커버에는 상기 회전축의 일부가 지지되는 제2지지홈이 구비된다.

상기 몸체부에서 양측으로 돌출한 복수개의 돌기를 구비하고, 상기 제1커버 및 제2커버에는 상기 돌기가 관통하는 관통홀이 구비되며, 상기 돌기는 상기 관통홀을 관통한 후 상기 제1커버 및 제2커버와 융착된다.

그리고 상기 제1커버 및 제2커버에는 스크류가 관통하는 결합홀이 구비되고, 상기 몸체부에는 상기 제1커버 및 제2커버를 관통한 상기 스크류가 결합되는 결합홈이 구비된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠의 제조방법은 배럴의 양단부에 형성된 회전축을 몸체부에 형성된 제1지지홈에 걸치는 단계와, 상기 제1지지홈과 대응하는 제2지지홈을 가지는 커버를 상기 몸체부에 덮어 상기 배럴이 상기 몸체부와 상기 커버 사이에 위치되도록 하는 단계와, 상기 몸체부와 상기 커버를 일체화시키는 단계를 포함한다.

이때 상기 몸체부와 상기 커버를 일체화시키는 단계 이전에 스크류로 상기 커버와 상기 몸체부를 가조립하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고 서로 다른 단면형상을 가지는 휠 구동부의 회전축이 선택적으로 삽입되어 결합되도록 상기 몸체부의 양측에 서로 다른 단면형상을 가지는 축공을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편 상기 몸체부와 상기 커버를 일체화시키는 단계에서 상기 몸체부에 복수개의 돌기를 형성하고, 상기 커버에 상기 돌기가 관통하는 관통홀을 형성한 후, 상기 돌기와 상기 커버를 융착함으로써 상기 몸체부와 상기 커버를 일체화시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠 및 그 제조방법에 의하면 옴니 휠에 서로 다른 단면형상을 가지는 축공이 형성됨으로써 서로 다른 휠 구동부의 회전축에 대해 선택적으로 결합할 수 있으므로 옴니 휠을 공용으로 사용할 수 있다.

또한 몸체부와 커버가 서로 결합되어 배럴의 회전축을 지지하는 구조를 가짐으로써 복수개의 배럴을 몸체부에 한꺼번에 장착할 수 있어 옴니 휠의 제조 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠의 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 옴니 휠을 다른 측면에서 바라본 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 옴니 휠이 결합된 모습을 보인 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 옴니 휠의 측면도.
도 5는 도 1에 도시된 옴니 휠의 제조방법을 나타낸 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠의 구조 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠의 분해 사시도이고, 도 3은 옴니 휠이 결합된 후의 사시도이고, 도 4는 옴니 휠의 결합된 후의 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전체적인 외형을 형성하는 몸체부(100)와, 상기 몸체부(100)의 일측에 결합되는 제1커버(210)와, 상기 몸체부(100)의 타측에 결합되는 제2커버(220)를 구비한다.

상기 몸체부(100)의 일측에는 소정의 간격을 가지며 복수개의 제1배럴(310)을 지지하는 제1지지부(110)가 구비되고, 상기 몸체부(100)의 타측에는 소정의 간격을 가지며 복수개의 제2배럴(320)을 지지하는 제2지지부(120)가 구비된다.

상기 제1지지부(110)는 상기 몸체부(100)에서 일측으로 돌출되어 상기 제1배럴(310)을 지지하고, 상기 제2지지부(120)는 상기 몸체부(100)의 타측으로 돌출되어 상기 제2배럴(320)을 지지한다.

상기 복수개의 제1지지부(110) 및 제2지지부(120)는 각각 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)의 길이에 대응하는 간격을 가진다.

본 실시예에서는 몸체부(100)에 제1지지부(110) 및 제2지지부(120)가 각각 6개가 형성되고, 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)도 각각 6개가 형성되는 것을 보였으나, 제1지지부(110) 및 제2지지부(120)의 개수 및 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)의 개수는 6개 이외에 4개 또는 다른 개수로 형성될 수 있다.

이때 상기 제1지지부(110)와 상기 제2지지부(120)는 서로 교번하여 형성된다. 이와 같이 제1지지부(110)와 제2지지부(120)가 서로 교번하여 형성됨으로써 상기 제1배럴(310)과 제2배럴(320)은 몸체부(100)에 서로 교번하여 설치된다.

따라서 옴니 휠이 휠 구동부의 회전축(미도시)과 결합된 상태에서 회전하더라도 제1지지부(110) 또는 제2지지부(120)는 지면에 닿지 않게 되고 지면에는 항상 제1배럴(310) 또는 제2배럴(320)이 닿게 되므로 이동로봇의 자유도를 높일 수 있는 장점을 가진다.

한편 상기 몸체부(100)에는 휠 구동부의 회전축이 선택적으로 삽입되어 결합되도록 상기 1지지부(110) 측에 형성된 제1축공(130)과, 상기 제2지지부(120) 측에 형성된 제2축공(140)을 구비한다.

이와 같이 제1축공(130) 및 제2축공(140)을 형성하기 위해 상기 몸체부(100)에서 일측 방향으로 소정길이 돌출된 제1돌출부(105)와 타측 방향으로 소정길이 돌출된 제2돌출부(106)를 구비한다.

이때 제1축공(130)의 단면형상과 상기 제2축공(140)의 단면형상은 서로 다르게 형성된다. 이와 같이 제1축공(130)의 단면형상과 제2축공(140)의 단면형상이 서로 다르게 형성됨으로써 서로 다른 단면형상을 가지는 휠 구동부의 회전축(미도시)과 선택적으로 결합할 수 있다. 본 실시예에서는 제1축공(130)과 제2축공(140) 중 어느 하나의 단면형상은 육각형이고, 다른 하나의 단면형상은 톱니바퀴 형상인 것을 보였으나, 제1축공(130)과 제2축공(140)의 단면형상은 사각형 및 다른 형상일 수 있다.

한편 제1커버(210)는 상기 몸체부(100)와 결합되어 상기 복수개의 제1배럴(310)이 이탈되는 것을 방지하고, 제2커버는 상기 몸체부(100)와 결합되어 상기 복수개의 제2배럴(320)이 이탈되는 것을 방지한다.

이때 상기 몸체부(100)에는 상기 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)의 회전축(311,321)의 일부가 지지되는 제1지지홈(111,121)이 구비되고, 상기 제1커버(210) 및 제2커버(220)에는 상기 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)의 회전축(311,321)의 일부가 지지되는 제2지지홈(211,221)이 구비된다.

이와 같이 상기 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)의 회전축(311,321)의 일부는 몸체부(100)에 의해 지지되고, 상기 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)의 회전축(311,321)의 일부는 제1커버(210) 및 제2커버(220)에 의해 지지됨으로써 복수개의 제1배럴(310) 및 제2배럴(320)은 몸체부(100)와 제1커버(210) 및 제2커버(220)에 의해 전체적으로 지지된다.

이와 같은 구조에 의해 복수개의 제1배럴(310)을 몸체부(100)에 거치시킨 후 제1커버(210)를 덮으면 복수개의 제1배럴(310)을 몸체부(100)에 일시에 조립할 수 있고, 복수개의 제1배럴(320)을 몸체부(100)에 거치시킨 후 제2커버(220)를 덮으면 복수개의 제2배럴(320)을 몸체부(100)에 일시에 조립할 수 있다.

한편 제1돌출부(105)가 관통하도록 상기 제1커버(210)의 중앙부에는 제1관통홀(213)이 형성되고, 제2돌출부(106)가 관통하도록 상기 제2버(220)의 중앙부에는 제2관통홀(223)이 형성된다.

그리고 상기 제1커버(210) 및 제2커버(220)를 몸체부(100)에 결합하기 위해 상기 몸체부(100)에서 양측으로 돌출한 복수개의 돌기(150)가 구비하고, 상기 제1커버(210) 및 제2커버(220)에는 각각 상기 돌기(150)가 관통하는 관통홀(215,225)이 구비된다.

상기 복수개의 돌기(150)는 복수개의 제1지지부(110) 및 제2지지부(120)에서 각각 축방향으로 돌출된다.

상기 돌기(150)가 각각 제1커버(210) 및 제2커버(220)에 형성된 관통홀(215,225)을 관통한 후 상기 제1커버(210) 및 제2커버(220)와 융착됨으로써, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1커버(210) 및 제2커버(220)는 몸체부(100)와 완전히 결합되어 일체화된다. 이와 같이 돌기(150)를 제1커버(210) 및 제2커버(220)와 융착시키는 방법으로는 초음파융착, 열융착 등 다양한 융착법이 사용될 수 있다.

한편 상기 제1커버(210) 및 제2커버(220)를 몸체부(100)와 완전히 결합하기 전에 상기 제1커버(210)와 제2커버(220)를 몸체부와 가조립한 상태로 유지하기 위해 상기 제1커버(210)와 제2커버(220)에는 스크류(400)가 관통하는 결합홀(216,226)이 구비되고, 상기 몸체부(100)에는 상기 제1커버(210) 및 제2커버(220)를 관통한 상기 스크류가 결합되는 결합홈(160)이 구비된다.

따라서 스크류(400)가 제1커버(210)와 제2커버(220)에 형성된 결합홀(216,226)을 통과한 후 몸체부(100)에 형성된 결합홈(160)에 결합되면 제1커버(210) 및 제2커버(220)가 몸체부(100)에 가결합된다. 이와 같이 제1커버(210) 및 제2커버(220)를 몸체부(100)에 가결합한 상태에서 몸체부(100)에 형성된 돌기(150)와 제1커버(210) 및 제2커버(220)를 융착함으로써 제1커버(210) 및 제2커버(220)를 몸체부(100)와 일체화시키는 작업을 수월하게 할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠의 제조방법에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 옴니 휠의 제조방법을 도시한 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 배럴(310,320)의 양단부에 형성된 회전축(311,321)을 몸체부(100)에 형성된 제1지지홈(111,121)에 걸치는 단계(S120)와, 상기 제1지지홈(111,121)과 대응하는 제2지지홈(211,221)을 가지는 커버(210,220)를 상기 몸체부(100)에 덮어 상기 배럴(310,320)이 상기 몸체부(100)와 상기 커버(210,220) 사이에 위치되도록 하는 단계(S130)와, 상기 몸체부(100)와 상기 커버(210,220)를 일체화시키는 단계(S150)를 포함한다.

한편 상기 몸체부(100)와 상기 커버(210,220)를 일체화시키는 단계(S130) 이전에 스크류(400)로 상기 커버(210,220)와 상기 몸체부(100)를 가조립하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버(210,220)를 상기 몸체부(100)와 가조립된 상태로 유지할 수 있어 향후 작업을 수월하게 할 수 있다.

그리고 서로 다른 단면형상을 가지는 휠 구동부의 회전축이 선택적으로 삽입되어 결합되도록 상기 몸체부(100)의 양측에 서로 다른 단면형상을 가지는 축공(130,140)을 형성하는 단계(S110)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 단계를 둠으로써 서로 다른 휠 구동부의 회전축에 대해 제조된 옴니 휠을 공용하여 사용할 수 있다.

상기 몸체부(100)와 상기 커버(210,220)를 일체화시키는 단계(S150)에서 상기 몸체부(100)에 복수개의 돌기(150)를 형성하고, 상기 커버(210,220)에 상기 돌기(150)가 관통하는 관통홀(215,225)을 형성한 후, 상기 돌기(150)와 상기 커버(210,220)를 융착함으로써 상기 몸체부(100)와 상기 커버(210,220)를 일체화시킨다.

이와 같은 옴니 휠의 제조방법에 의해 옴니 휠을 간편한 방법으로 제조할 수 있어 옴니 휠의 제조효율을 높일 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 옴니 휠 및 그 제조방법에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 몸체부 110,120: 제1, 2지지부
130,140：제1, 2축공 150: 돌기
160: 결합홈 210,220: 제1, 2커버
320, 330: 제1, 2지지대

Claims (12)

1. 소정의 간격을 가지며 복수개의 제1배럴을 지지하는 제1지지부와, 소정의 간격을 가지며 복수개의 제2배럴을 지지하는 제2지지부를 구비하는 몸체부와,
   상기 몸체부와 결합되어 상기 복수개의 제1배럴이 이탈되는 것을 방지하는 제1커버와, 상기 몸체부와 결합되어 상기 복수개의 제2배럴이 이탈되는 것을 방지하는 제2커버와,
   상기 몸체부에서 양측으로 돌출한 복수개의 돌기와, 상기 제1커버 및 제2커버에는 상기 돌기가 관통하는 관통홀과,
   휠 구동부의 회전축이 선택적으로 삽입되어 결합되도록 상기 1지지부 측에 형성된 제1축공과, 상기 제2지지부 측에 형성된 제2축공을 구비하고,
   상기 돌기는 상기 관통홀을 관통한 후 상기 제1커버 및 제2커버와 융착되며,
   상기 제1축공의 단면형상과 상기 제2축공의 단면형상은 서로 다르며,
   상기 제1축공과 제2축공 중 어느 하나의 단면형상은 육각형이고, 다른 하나의 단면형상은 톱니바퀴 형상인 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수개의 제1배럴과 상기 복수개의 제2배럴이 서로 교번하여 설치되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부에는 상기 제1배럴 및 제2배럴의 회전축의 일부가 지지되는 제1지지홈이 구비되고, 상기 제1커버 및 제2커버에는 상기 회전축의 일부가 지지되는 제2지지홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 5항에 있어서,
   상기 제1커버 및 제2커버에는 스크류가 관통하는 결합홀이 구비되고, 상기 몸체부에는 상기 제1커버 및 제2커버를 관통한 상기 스크류가 결합되는 결합홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 옴니 휠.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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