KR101714748B1 - 공연용 왜건 캐스터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터는 왜건의 저면에 고정되는 상판, 하부에 하나 이상의 바퀴를 구비하고 상기 상판에 상대적으로 회전 가능하게 결합된 하판을 포함하며, 상기 하판의 상면에 베어링 고정축이 구비되고, 상기 상판의 하면에 상기 베어링 고정축을 둘러싸는 하우징이 구비되어, 상기 베어링 고정축과 상기 하우징 사이에 개재된 베어링을 매개로 상기 상판과 상기 하판이 결합된다.
본 발명에 의하면, 스프링 볼 부재를 구비함으로써 상판과 하판의 베어링 결합에 따라 저하된 수평방향의 복원력을 보완할 수 있다. 따라서, 전방향으로 자유롭게 움직일 수 있으면서 바닥면의 요철 등에도 바닥면에 항상 밀착된 상태로 적재된 물품 등을 안정적으로 이동시킬 수 있도록 하는 공연용 왜건 캐스터를 제공할 수 있다.

Description

공연용 왜건 캐스터{Caster of wagon for performances}

본 발명은 공연용 왜건 캐스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전(全)방향으로 자유롭게 움직일 수 있으면서 바닥면의 요철 등에도 바닥면에 항상 밀착된 상태로 적재된 물품 등을 안정적으로 이동시킬 수 있도록 하는 공연용 왜건 캐스터에 관한 것이다.

왜건(Wagon)은 짐을 운반할 목적으로 만들어진 기구로서, 각 분야의 현장에서 장비, 공작물, 제품 등을 이동시킬 수 있도록 완전 또는 부분 자동화될 수 있는 운송수단이 된다. 예컨대, 왜건은 공연, 행사 등에 사용되는 경우, 공연에 필요한 각종 장비와 짐을 나르는 것에서부터 무대 공간에서 무대 소품이나 사람들을 이동시키거나 그 자체로 이동 무대가 되는 데 이용될 수 있다.

도 1에는 이러한 왜건(100)의 한 예가 도시되어 있다.

왜건(100)은 4개의 휠(148, 150, 152, 154)과 구동기구(구동휠)(144, 146)를 구비하고 있다. 휠(148, 150, 152, 154)은 캐스터(caster) 또는 임의의 다른 적합한 타입의 회전체일 수 있다.

캐스터는 왜건의 저면에 설치되는 휠(wheel)과 같은 형태로 구동휠의 무게를 분산시키고 전(全)방향으로 움직일 수 있어 왜건의 이동을 원활하게 해준다.

통상적으로, 캐스터는 왜건의 저면에 설치되는 체결판과, 체결판에 회동 가능하게 결합된 몸체와, 몸체에 설치되는 바퀴로 구성된다.

한편, 종래의 왜건의 캐스터 메커니즘으로 대표적인 것이 도 6에 도시되어 있는데, 이는 스프링 메커니즘을 사용한 것이다. 그런데 이는 구조가 복잡하고, 또한 적재된 물품의 무게 변화에 따라 스프링 상수 조절이 필요하다. 그러나 적절한 스프링 상수를 찾아내는 것은 용이하지 아니하며 스프링 진동이 계속 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-0875537호 (등록일: 2008. 12. 16.)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전방향으로 자유롭게 움직일 수 있으면서 바닥면의 요철 등에도 바닥면에 항상 밀착된 상태로 적재된 물품 등을 안정적으로 이동시킬 수 있도록 하는 공연용 왜건 캐스터를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터는 왜건의 저면에 고정되는 상판, 하부에 하나 이상의 바퀴를 구비하고 상기 상판에 상대적으로 회전 가능하게 결합된 하판을 포함하며, 상기 하판의 상면에 베어링 고정축이 구비되고, 상기 상판의 하면에 상기 베어링 고정축을 둘러싸는 하우징이 구비되어, 상기 베어링 고정축과 상기 하우징 사이에 개재된 베어링을 매개로 상기 상판과 상기 하판이 결합된다.

또한, 상기 공연용 왜건 캐스터는 상기 상판에 체결된 상태로 상기 상판에 대한 상기 하판의 수평 방향의 복원력을 보완하는 하나 이상의 스프링 볼 부재를 더 포함한다.

또한, 상기 스프링 볼 부재는 스프링 및 그 내부에 위치하여 상기 스프링의 진동을 흡수할 수 있도록 형성된 댐퍼가 구비된 댐퍼 스프링, 그리고 상기 하판이 상기 상판에 대해 상대적으로 회전 가능한 상태로 유지될 수 있도록 상기 댐퍼 스프링 하단에 구비된 볼 휠을 포함한다.

또한, 상기 볼 휠은 상기 하판에 접촉된 상태로 상기 하판 상에서 구름 운동할 수 있다.

또한, 상기 하판의 하부 외주 둘레를 따라 일정 간격으로 세 개의 바퀴가 구비되고, 이와 동일한 간격으로 상기 스프링 볼 부재가 세 개 구비된다.

또한, 상기 베어링은 자동 조심형 볼 베어링이다.

본 발명에 따른 공연용 왜건 캐스터는 자동 조심형 볼 베어링을 사용하여 상판 및 하판의 상대적 복원력을 유지할 수 있다.

또한, 스프링 볼 부재를 구비함으로써 상판과 하판의 베어링 결합에 따라 저하된 수평방향의 복원력을 보완할 수 있다. 따라서, 전방향으로 자유롭게 움직일 수 있으면서 바닥면의 요철 등에도 바닥면에 항상 밀착된 상태로 적재된 물품 등을 안정적으로 이동시킬 수 있도록 하는 공연용 왜건 캐스터를 제공할 수 있다.

또한, 스프링 볼 부재의 하단에 구비된 볼 휠을 이용하여, 공연용 왜건에 있어서 바퀴의 360도 회전을 항시 보장할 수 있다.

도 1은 왜건의 한 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 공연용 왜건 캐스터의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 공연용 왜건 캐스터의 스프링 볼 부재를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 공연용 왜건 캐스터의 사용 및 그 작용을 나타낸 도면이다.
도 6은 종래의 왜건 캐스터의 스프링 메커니즘을 나타낸다.

이하에서 본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터를 설명한다.

이하에 설명되는 캐스터는 임의 타입의 왜건을 포함하여 무인 운반차(Automated Guided Vehicle; AGV) 등에 사용될 수 있다. 왜건이나 AGV는 일반적으로 공장, 창고, 배송 센터 등에 설치된 안내 경로를 일주하여 이동하는 자체 추진 가능한 차량이다. 특별히, 공연이나 행사 등에 사용되는 경우 왜건은 공연에 필요한 각종 장비와 짐을 나르는 것에서부터 무대 공간에서 무대 소품이나 사람들을 이동시키거나 그 자체로 이동 무대가 되는 데 이용될 수 있다. 이하에 설명되는 캐스터는 특정 타입의 왜건에 한정되지 않고 전술한 예시의 왜건과 더불어 임의 다른 타입의 왜건에 사용될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터의 주요 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터(200)는 상판(220), 하판(240), 그리고 스프링 볼 부재(260, 262, 264)를 포함한다.

상판(220)은 왜건의 하부에 고정되는 것으로, 중심 둘레에 형성된 다수개의 볼트홀(221)들에 볼트 등을 결합함으로써 왜건에 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상판(220)과 하판(240)은 베어링을 매개로 결합된다.

구체적으로, 하판(240)의 대략 중심에는 베어링 고정축(241)이 구비되고, 상판(220)에는 베어링 고정축(241)을 덮어 둘러싸도록 하우징(223)이 구비된다. 베어링 고정축(241)과 하우징(223) 사이에는 볼 베어링(243)이 장착될 수 있다. 즉, 상판(220)과 하판(240)이 베어링(243)을 매개로 결합됨으로써 하판(240)은 상판(220)에 대해 상대적으로 자유롭게 회전될 수 있다. 본 실시예에서는 볼 베어링(243)을 사용하였으나 꼭 이에 한정되는 것은 아니며 상기한 바와 같이 베어링 고정축을 중심으로 상판 및 하판이 서로 상대적으로 회전 가능하게 결합될 수 있는 모든 베어링 방식이 적용될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 상판(220)에 회전 가능하게 결합된 하판(240)은 하부에 하나 이상의 바퀴, 예컨대 3개의 바퀴(245, 247, 249)가 장착됨으로써 왜건에 있어서 구동 휠(144, 146)에 걸리는 하중을 분산시키고 동시에 전방향으로 자유롭게 움직일 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에서, 바퀴(245, 247, 249)는 하판(240)의 하부 외주 둘레를 따라 일정 간격으로 세 개가 구비된다. 세 개의 바퀴(245, 247, 249)는 구름 마찰을 최소화시킬 수 있도록 고안된 것으로 큰 하중의 적재물을 안정되게 운반할 수 있을 뿐만 아니라 캐스터가 바닥에 항상 평행하게 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

한편, 스프링 볼 부재(260, 262, 264)는 상판(220)에 체결된 상태로 상판(220)에 대한 하판(240)의 수평방향의 복원력을 보완할 수 있게 한다. 스프링 볼 부재(260, 262, 264)는 그 상단 일부가 상판(220)에 형성된 체결홀에 삽입되어 체결수단(261) 등을 사용하여 고정될 수 있다.

상기된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 상판(220)과 하판(240)은 베어링을 매개로 결합됨으로써 하판(240)은 상판(220)에 대해 상대적으로 자유롭게 회전될 수 있는 바, 왜건의 구동 시 적재물의 하중과 바닥면의 상태 등에 따라 하판(240)은 베어링 고정축(241)에 대해 소정의 각도, 예컨대 대략 4도 정도까지 틀어질 수 있다. 그런데, 이러한 상태가 장기간 반복될 경우 베어링 고정축(241)이 마모되어 수명이 단축되고 캐스터의 수평방향 복원력이 저하되어 적재된 물품을 안정적으로 운반할 수 없게 될 수 있다.

그러나 본 발명의 스프링 볼 부재(260, 262, 264)는 상판(220)과 하판(240) 사이에 구비되어 베어링 결합에 따라 저하된 수평방향의 복원력을 보완할 수 있다. 즉, 스프링 볼 부재(260, 262, 264)는 하판(240)에 대해 상판(220)을 탄성적으로 지지하면서 동시에 하판(240) 위에서 구름 운동이 가능하도록 형성됨으로써 하판(240)의 움직임을 제한하지 않으면서 비틀린 각에 대한 복원력을 보완할 수 있는데 이하에서 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터의 스프링 볼 부재(260)를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 스프링 볼 부재(260)는 댐퍼 스프링(263)과 볼 휠(265)을 포함한다.

댐퍼 스프링(263)은 스프링 안쪽에 진동을 흡수해 줄 수 있는 댐퍼가 삽입됨으로써 계속되는 스프링 진동 발생을 억제할 수 있다.

볼 휠(265)은 하판(240)이 회전 가능한 상태로 유지될 수 있도록 댐퍼 스프링(263) 하단에 구비된다. 즉, 볼 휠(265)은 스프링 볼 부재(260)에 있어서 또 하나의 작은 캐스터(caster)와 같은 기능을 하는 것으로, 하판(240) 상에서 하판(240)에 항상 밀착된 상태로 구름 운동할 수 있다. 댐퍼 스프링(263)은 상판(220)에 체결되어 있기에 볼 휠(265)은 회전하는 하판(240)의 운동에 따라 하판(240) 위에서 일정한 원형 궤도를 그리며 구르게 된다.

본 발명의 실시예에서는 하판(240)의 하부 외주 둘레를 따라 일정 간격으로 세 개의 바퀴(245, 247, 249)가 구비됨에 따라, 이와 동일한 간격으로 세 개의 스프링 볼 부재(260, 262, 264)가 구비될 수 있다. 세 개의 스프링 볼 부재(260, 262, 264)가 구비됨으로써 세 개의 바퀴(245, 247, 249)와 균형을 이루고 큰 하중의 적재물도 안정되게 운반할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터(200)의 사용 및 그 작용에 대하여 설명한다.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터(200)의 사용 및 그 작용을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 상기에 본 공연용 왜건 캐스터(200)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하기로 하고, 중복된 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터(200)는 삼중 바퀴(245, 247, 249)를 포함하는 형태로 공연, 행사 등에서와 같이 큰 하중의 적재물을 운반하거나 사람들을 태운 이동 무대로서의 기능을 하는 왜건에 적용되어 구름 마찰을 최소화하면서 적재물을 안정되게 운반할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터(200)는 왜건의 구조에 적합하게 그 개수에 제한없이 미리 설정된 배열에 따라 왜건(100)의 저면에 고정될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상판(220)은 왜건의 저면에 고정되고, 왜건의 구동 시 상판(220)과 베어링(243)을 매개로 결합되어 있는 하판(240)은 상판(220)에 대해 상대적으로 좌우로 자유롭게 회전될 수 있다. 이것은 하판(240)의 외주 둘레를 따라 일정 간격으로 장착된 세 개의 바퀴(245, 247, 249)가 적재물의 하중과 바닥면의 상태에 따라 자유롭게 구름 운동한 데 따른 것이다.

이 때, 도 5를 참조하면, 상판(220)은 베어링 고정축(241)에 대해 베어링 특성상 소정의 각도, 예컨대 대략 4도 정도까지 틀어질 수 있고, 틀어진 방향에 따라 세 개의 스프링 볼 부재(260, 262, 264)는 각각 탄성적으로 압축되거나 이완되면서 수평방향의 균형을 찾게 된다. 스프링 볼 부재(260)는 댐퍼 스프링(263)과 볼 휠(265)로 구성되어 있어, 하판(240)에 대해 상판(220)을 탄성적으로 지지하면서 발생할 수 있는 지속적인 진동을 효과적으로 흡수할 수 있고 동시에 하판(240) 위에서 구름 운동이 가능하도록 형성됨으로써 하판(240)의 움직임을 제한하지 않으면서 비틀린 각에 대한 복원력을 보완할 수 있다. 결과적으로, 왜건이 바닥면에 항상 밀착된 상태로 적재된 물품 등을 안정적으로 이동시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터(200)는 스프링 볼 부재(260, 262, 264)를 구비함으로써 상판(220)과 하판(240)의 베어링 결합에 따라 저하된 수평방향의 복원력을 보완할 수 있다. 따라서, 전방향으로 자유롭게 움직일 수 있으면서 바닥면의 요철 등에도 바닥면에 항상 밀착된 상태로 적재된 물품 등을 안정적으로 이동시킬 수 있도록 하는 공연용 왜건 캐스터를 제공할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 공연용 왜건 캐스터는 자동 조심형 볼 베어링 즉, 내륜은 2열의 궤도를 갖고 외륜의 궤도는 구면을 이루고, 구면의 곡률중심은 베어링 중심과 일치하므로, 내륜, 볼 및 리테이너는 외륜에 대해 원만한 조심성이 부여되는 자동 조심형 볼 베어링(self aligning ball bearing)을 사용하고, 또한 스프링 볼 부재를 사용함으로써 기구의 재밍(jamming) 문제 및 틀어진 각도에 대한 복원력을 부여한다.

이에 더하여 스프링 볼 부재의 하단에 볼 휠을 부착하여 하판에 항상 접촉하도록 함으로써, 바퀴가 360도 자유롭게 회전하는 것을 추가적으로 보장하도록 하였다. 특히, 공연 장비로서 이러한 왜건이 사용될 경우, 다른 산업 현장에 사용되는 왜건에 대비하여 바퀴가 360도 자유롭게 회전하는 것을 보장하는 것이 특히 중요한데, 그 이유는 공연은 그 특성상 360도 이상의 회전이 요구되기 경우가 빈번하기 때문이다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 왜건
144, 146. 구동 기구
148, 150, 152, 154. 캐스터 휠
200. 공연용 왜건 캐스터
220. 상판 221. 볼트홀
223. 하우징 240. 하판
241. 베어링 고정축 243. 볼 베어링
245, 247, 249. 바퀴
260, 262, 264. 스프링 볼 부재
261. 체결수단 263. 댐퍼 스프링
265. 볼 휠

Claims (6)

1. 공연용 왜건에 장착되는 캐스터로서,
   상기 왜건의 저면에 고정되고, 중심홀로부터 하부로 연장되는 실린더 형상의 하우징을 구비하는 상판,
   하부에 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되고 360도 회전 가능한 세 개의 바퀴를 구비하고, 상기 상판의 하우징에 둘러싸이는 베어링 고정축을 중심에 구비하며, 상기 베어링 고정축과 상기 하우징 사이에 배치되는 자동 조심형 볼 베어링(self aligning ball bearing)을 매개로 상기 상판에 결합되어 상기 자동 조심형 볼 베어링의 중심축에 대해 미리 설정된 각도 내에서 비틀어질 수 있고 원주방향으로 상기 상판에 상대적으로 회전할 수 있는 하판, 그리고
   상기 상판에 결합되어 원주 방향을 따라 상기 하판의 세 개의 바퀴와 동일한 등간격으로 배치되고, 상기 하판의 비틀림 시 탄성적으로 압축되거나 이완되면서 상기 상판에 대한 상기 하판의 비틀린 각에 대한 복원력을 보완하여 상기 세 개의 바퀴를 항시 지면에 밀착시킴과 동시에, 상기 상판을 수평상태로 유지시키는 세 개의 스프링 볼 부재
   를 포함하며,
   상기 세 개의 스프링 볼 부재는 각각,
   스프링 및 그 내부에 위치하여 상기 스프링의 진동을 흡수할 수 있도록 형성된 댐퍼가 구비된 댐퍼 스프링, 그리고
   상기 하판이 상기 상판에 대해 상대적으로 회전 가능하도록, 상기 댐퍼 스프링 하단에 구비되고 상기 하판 상에서 상기 하판에 항상 밀착된 상태로 구름 운동하는 볼 휠
   을 포함하는
   공연용 왜건 캐스터.
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