KR101769111B1 - 전방향 무한궤도 벨트 장치 - Google Patents

전방향 무한궤도 벨트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이웃하는 벨트들 간의 운동 방향이 반대인 복수 개의 벨트 모듈 및 각각의 벨트 모듈에 형성된 복수 개의 결합 홈에 대응되게 결합되어 사선 방향으로 운동하는 복수 개의 롤러 모듈을 포함하고, 상기 롤러 모듈은, 몸체; 롤러; 상기 몸체의 상부에 사선 방향으로 홈이 형성되어 롤러를 수용하는 롤러 수용홈; 상기 롤러의 관통홀에 삽입되는 롤러 고정핀; 상기 몸체의 상부에 형성되어 롤러 고정핀을 수용하여 고정핀 수용홈 및 상기 몸체의 하부에 형성되어 결합 홈에 결합되는 결합부가 포함된 조립식 모듈인 것을 특징으로 하는 전(全)방향 무한궤도 벨트 장치를 개시한다.

Description

전방향 무한궤도 벨트 장치{OMNI-DIRECTIONAL CATERPILLAR BELT DEVICE}
본 발명은 전방향 무한궤도 벨트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전방향 무한궤도를 모듈형 조립식으로 구현하는 벨트 장치에 관한 것이다.
종래의 바퀴를 이용한 차량은 정지 상태에서 회전할 수 없고, 이동할 수 없으므로, 협소한 공간에서 자유로운 움직임을 제공할 수 없는 문제점이 있고, 운전자의 반복학습을 통한 숙련이 요구되는 문제점이 있다.
특허문헌 1 내지 4에는 종래의 바퀴를 이용한 차량을 개선하기 위한 전방향으로 구동되는 차량, 이동 로봇 또는 가상 현실용 이동 플랫폼이 개시되어 있다.
전방향 구동 방식은 각 바퀴에 바퀴의 중심과 일정한 거리로 조향축을 설치하고, 각각의 바퀴를 조향 및 구동하여 전방향 구동이 가능하도록 구성되는 오프-센터 휠 메커니즘(off-centered wheel mechanism)이 있고, 전방향 바퀴는 유니버설 휠(universal wheel), 메카넘 휠(mecanum wheel), 더블 휠(double wheel), 얼터닛 휠(alternate wheel), 하프 휠(half wheel), 오쏘고날 휠(orthogonal wheel) 또는 볼 휠(ball wheel)이 있다.
특허문헌 1은 전방향 바퀴를 포함하여 전후좌우 전방향으로 이동 및 정지된 상태에서 회전되는 이동 장치를 개시하고 있고, 특허문헌 2는 협소한 좁은 공간에서 운전하는 전방향 차량를 개시하고 있다.
특허문헌 3은 전방향 무한궤도륜 및 이를 이용한 전방향 이동 차량을 개시하고 있고, 특허문헌 4는 전방향 이동 플랫폼 및 이를 이용한 가상현실용 도보 시스템을 개시하고 있다.
그러나, 특허문헌 1 내지 4는 벨트와 롤러가 일체형으로 제조되고, 롤러의 마모 또는 고장으로 인하여 교체가 필요한 경우에 벨트와 롤러를 분해하여 교체해야 하기 때문에, 무한궤도 벨트 장치를 제조하는 제조 시간 및 비용이 증가하는 문제점이 있고, 유지보수에 대한 소요 시간 및 비용이 증가하는 문제점이 있다.
1. 한국공개특허 제10-2013-0009249호 (2013.01.23.) 2. 국제공개특허 제2008-132778호 (2008.11.06.) 3. 한국공개특허 제10-2015-0014057호 (2015.02.06.) 4. 한국등록특허 제10-1297753호 (2013.08.12.)
본 발명은 전후좌우 및 회전을 포함하는 전방향으로 이동이 가능한 전방향 무한궤도를 조립식으로 구현되어 제조 또는 유지보수에 대한 소요 시간 및 비용이 절감되는 전방향 무한궤도 벨트 장치를 제공한다.
본 발명은 복수 개의 벨트 모듈을 효율적으로 형성하여 전방향 차량, 가상현실용 도보 장치 및 물품 이송 장치에 적용되는 전방향 무한궤도 벨트 장치를 제공한다.
본 발명의 전(全)방향 무한궤도 벨트 장치는 이웃하는 벨트들 간의 운동 방향이 반대인 복수 개의 벨트 모듈 및 각각의 벨트 모듈에 형성된 복수 개의 결합 홈에 대응되게 결합되어 사선 방향으로 운동하는 복수 개의 롤러 모듈을 포함하고, 상기 롤러 모듈은, 몸체; 롤러; 상기 몸체의 상부에 사선 방향으로 홈이 형성되어 롤러를 수용하는 롤러 수용홈; 상기 롤러의 관통홀에 삽입되는 롤러 고정핀; 상기 몸체의 상부에 형성되어 롤러 고정핀을 수용하여 고정핀 수용홈 및 상기 몸체의 하부에 형성되어 결합 홈에 결합되는 결합부가 포함된 조립식 모듈인 것을 특징으로 한다.
상기 결합부는, 상기 몸체의 하부에 형성되어 결합을 유도하는 유도 돌기 및 상기 유도 돌기의 하부에 형성되어 결합 홈과 결합하는 결합 돌기를 포함할 수 있다.
상기 결합 돌기는, 상기 유도 돌기의 하부에 형성되는 제1 결합 돌기 및 상기 제1 결합 돌기의 하부에 형성되어 제1 결합 돌기의 직경보다 큰 제2 결합 돌기를 포함할 수 있다.
상기 결합 홈은, 상기 몸체와 결합되는 몸체 결합 홈; 상기 유도 돌기와 결합되는 유도 홈; 상기 제1 결합 돌기와 결합되는 수용 홈 및 상기 제2 결합 돌기와 결합되는 고정 홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 전방향 무한궤도 벨트 장치는 상기 복수 개의 벨트 모듈을 형성하는 프레임 및 상기 벨트 간의 속도를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 벨트 모듈은, 상기 프레임의 양단에 한 쌍의 벨트 모듈을 각각 형성하는 전방향 무한궤도륜을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 롤러 모듈은, 상기 이웃하는 벨트들의 형성 방향에 대응하여 이웃하는 각 롤러의 사선 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하고, 상기 벨트의 운동 방향에 대응하여 이웃하는 각 롤러의 사선 방향이 서로 같은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수 개의 롤러 모듈은, 동일한 사이즈로 제조되고, 상기 이웃하는 벨트들에 대한 결합 홈의 결합 방향에 대응하여 각각 결합되어 조립되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 동일한 사이즈 및 조립식으로 제조되는 롤러 모듈을 벨트 모듈에 형성된 결합 홈에 결합 또는 분리되어 제조 또는 유지보수에 대한 소요 시간 및 비용이 절감되는 전방향 무한궤도 벨트 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 프레임에 이웃하는 벨트들 간의 운동 방향이 반대인 복수 개의 벨트 모듈을 형성하거나, 프레임의 양단에 한 쌍의 벨트 모듈을 각각 형성하여 전방향 차량, 가상현실용 도보 장치 및 물품 이송 장치에 적용되는 전방향 무한궤도 벨트 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방향 무한궤도 벨트 장치를 도시한 것이다.
도 2는 조립식의 롤러 모듈의 구조를 도시한 예이다.
도 3은 벨트 모듈에 형성된 결합 홈에 조립식의 롤러 모듈이 결합되는 구조를 도시한 예이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 무한궤도 벨트 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전방향 무한궤도 벨트 장치를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방향 무한궤도 벨트 장치를 도시한 것으로서, 전(全)방향 무한궤도 벨트 장치는 복수 개의 벨트 모듈(11) 및 복수 개의 롤러 모듈(12)를 포함한다.
복수 개의 벨트 모듈(11)은 이웃하는 벨트들 간의 운동 방향이 반대이고, 복수 개의 롤러 모듈(12)은 각각의 벨트 모듈(11)에 형성된 복수 개의 결합 홈(13)에 대응되게 결합되어 사선 방향으로 운동한다. 예를 들어, 제1 벨트 모듈은 상하 방향으로 운동하는 벨트이고, 제1 벨트와 이웃하는 제2 벨트 모듈은 하상 방향으로 운동하는 벨트이며, 제2 벨트 모듈과 이웃하는 제3 벨트 모듈은 상하 방향으로 운동하는 벨트이고, 이후 연속적인 벨트 모듈도 전술한 방식으로 운동할 수 있다. 각각의 벨트 모듈이 운동하는 속도는 상이할 수 있다.
복수 개의 벨트 모듈(11)은 이웃하는 벨트들의 형성 방향에 대응하여 이웃하는 각 롤러의 사선 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하고, 벨트의 운동 방향에 대응하여 이웃하는 각 롤러의 사선 방향이 서로 같은 것을 특징으로 할 수 있다.
벨트 모듈(11)은 성형 장치(미도시)를 통하여 제조될 수 있고, 성형 장치는 벨트 모듈(11)에 기 설정된 간격으로 복수 개의 결합 홈(13)이 성형되도록 용이하게 제작할 수 있으며, 한번의 성형 가공으로 벨트 모듈(11)을 용이하게 제작할 수 있다. 벨트 모듈(11)은 합성 수지 물질을 포함할 수 있다.
도 2는 조립식의 롤러 모듈의 구조를 도시한 예로서, 롤러 모듈(12)은 몸체(21), 롤러(22), 롤러 수용홈(23), 롤러 고정핀(24), 고정핀 수용홈(25) 및 결합부(26, 27)를 포함한다.
롤러 수용홈(23)은 몸체(21)의 상부에 사선 방향으로 홈이 형성되어 롤러(22)를 수용하고, 롤러 고정핀(24)은 롤러(22)의 관통홀에 삽입되며, 고정핀 수용홈(25)은 몸체(21)의 상부에 형성되어 롤러 고정핀(24)을 수용하고, 결합부(26, 27)는 몸체(21)의 하부에 형성되어 결합 홈(13)에 결합된다.
몸체(21)는 결합 홈(13)의 형상에 대응하여 제조되고, 바람직하게는 사각형 형상으로 제조된다. 롤러(22)는 롤러 수용홈(23)에 수용되고, 몸체(21)의 상부에 돌출되는 크기로 제조된다.
롤러 수용홈(23)은 바퀴 형태의 롤러(22)를 수용하기 위하여 몸체(21)의 사선 방향 또는 대각선 방향으로 오목한 홈이 형성될 수 있다.
롤러 수용홈(23)과 고정핀 수용홈(25)은 몸체(21)의 상부에서 서로 직교하는 방향으로 형성되고, 롤러(22)는 롤러 수용홈(23)의 홈이 형성되는 방향에 수용되며, 롤러(22)의 관통홀은 고정핀 수용홈(25)의 관통홀의 크기를 갖는다.
고정핀 수용홈(25)은 두 쌍의 관통홀을 가지고, 롤러(22)는 고정핀 수용홈(25)의 두 쌍 관통홀 사이 및 롤러 수용홈(23)에 형성된다. 롤러 고정핀(24)은 고정핀 수용홈(25)이 관통홀 및 롤러(22)의 관통홀에 삽입되어 롤러(22)를 고정시킨다.
롤러 고정핀(24)의 삽입을 위해 고정핀 수용홈(25)의 한 쌍의 관통홀은 롤러 고정핀(24)이 삽입되는 홀과 롤러(22)의 일측의 관통홀과 연결되는 홀 등 2개의 홀이 형성된다.
몸체(21)는 롤러 고정핀(24)의 삽입과 롤러(22)와의 기밀성을 유지하기 위해 롤러 고정핀(24)이 삽입을 가이드하는 고정핀 가이드 홈(21a)을 포함할 수 있다.
롤러 고정핀(24)의 이탈을 방지하기 위해 고정핀 수용홈(25)의 다른 한 쌍의 일측의 관통홀은 롤러(22)의 다른 일측의 관통홀과 연결되는 1개의 홀만 형성된다.
롤러(22)는 롤러 수용홈(23)과 고정핀 수용홈(25)이 몸체(21)의 상부에서 형성되는 구조에 의해 몸체(21)의 상부에 사선 방향으로 형성되고, 바람직하게는 몸체(21)의 상부에 45도의 각도로 형성된다. 고정핀 수용홈(25)의 직경은 롤러(22)의 회전 운동을 보장하고, 롤러 고정핀을 삽입하기 위해 롤러(22)의 직경보다 작을 수 있다.
결합부(26, 27)는 유도 돌기(26) 및 결합 돌기(27)를 포함하고, 유도 돌기(26)는 몸체의 하부에 형성되어 결합을 유도하고, 결합 돌기(27)는 유도 돌기(26)의 하부에 형성되어 결합 홈과 결합한다.
유도 돌기(26)의 직경 또는 둘레 길이는 몸체(21)보다 작고, 결합 돌기(27)보다 크다. 유도 돌기(26) 및 결합 돌기(27)는 후술되는 결합 홈(13)의 유도 홈 및 수용 홈의 형상에 대응하여 제조된다. 바람직하게는, 유도 돌기(26) 사각형 형상으로 제조되고, 결합 돌기(27)는 원통형, 입체도형 또는 벨트 모듈(11)과의 조립 강도를 유지하기 위한 기하학적 형상으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 기하학적 형상은 원통형의 화살표 형상일 수 있다.
결합 돌기(27)는 제1 결합 돌기 및 제2 결합 돌기를 포함할 수 있다. 1 결합 돌기는 유도 돌기(26)의 하부에 형성되고, 제2 결합 돌기는 제1 결합 돌기의 하부에 형성된다. 제2 결합 돌기는 제1 결합 돌기의 직경 또는 둘레 길이 초과하기 때문에, 벨트 모듈(11)과의 조립 강도를 유지할 수 있다.
도 3은 벨트 모듈에 형성된 결합 홈에 조립식의 롤러 모듈이 결합되는 구조를 도시한 예로서, 벨트 모듈(11)에서 결합 홈(13)은 몸체 결합 홈(31), 유도 홈(32), 수용 홈(33) 및 고정 홈(34)을 포함한다.
몸체 결합 홈(31)은 몸체(21)와 결합되고, 유도 홈(32)은 유도 돌기(26)와 결합되며, 수용 홈(33)은 제1 결합 돌기와 결합되고, 고정 홈(34)은 제2 결합 돌기와 결합된다.
고정 홈(34)과 제2 결합 돌기의 형상은 원통형의 화살표 형상을 가지는 기하학적 형상일 수 있다. 고정 홈(34)과 제2 결합 돌기가 결합되면 원통형의 화살표 형상에 의해 저지력이 발생되고, 벨트 모듈(11)에 롤러 모듈(12)이 고정되어 결합되며, 롤러 모듈(12)의 이탈을 방지한다.
롤러 모듈(12)은 성형 장치를 통하여 제조될 수 있고, 성형 장치는 한번의 성형 가공으로 롤러 모듈(12)을 용이하게 제작할 수 있다. 롤러 모듈(12)은 합성 수지 물질을 포함할 수 있다.
본 발명은 복수 개의 롤러 모듈(12)이 동일한 사이즈로 제조되고, 이웃하는 벨트들에 대한 결합 홈(13)의 결합 방향에 대응하여 각각 결합되어 조립되며, 조립 장비 또는 공구가 없이 롤러 모듈(12)이 조립되므로, 제조 또는 유지보수에 대한 소요 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 사용 중에 이상이 발생된 롤러 모듈(12)만을 수리 또는 교체하여 유지보수에 대한 소요 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 전방향 무한궤도 벨트 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 무한궤도 벨트 장치를 도시한 것으로서, 전방향 무한궤도 벨트 장치는 프레임(40) 및 제어부(미도시)를 더 포함한다.
프레임(40)은 복수 개의 벨트 모듈(41)을 형성하고, 제어부는 벨트 간의 속도를 제어한다. 복수 개의 벨트 모듈(41)은 프레임(40)의 양단에 한 쌍의 벨트 모듈(10)에 각각 형성된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전방향 무한궤도 벨트 장치를 도시한 것으로서, 복수 개의 벨트 모듈(10)은 컨베이어벨트 구조로 프레임(50)에 형성된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전방향 무한궤도 벨트 장치는 벨트의 운동 방향과 롤러의 운동 방향이 이루는 벡터의 합력에 의해 전방향 차량처럼 이동할 수 있고, 가상현실용 도보를 위한 사용자 또는 물품 이동을 가능케 할 수 있다.
전방향 무한궤도 벨트 장치는 프레임(40, 50)에 복수 개의 벨트 모듈이 형성되는 조립식 구조에 의해 전방향 차량, 가상현실용 도보 장치 및 물품 이송 장치에 적용될 수 있다.
전방향 무한궤도 벨트 장치는 이동 경로의 상태나 조건 및 지형에 관계없이 전천후로 이동이 가능한 무한궤도가 제공되도록 전후좌우 및 회전을 포함하는 전방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 전방향 무한궤도 벨트 장치는 지면이 움푹 패인 곳과 같이 불규칙한 지형, 가파른 경사면, 진흙과 같이 지면과의 마찰이 적은 지형 및 산악 지역 등 일반적인 도로가 아닌 불규칙한 지형에 대하여 전방향으로 이동할 수 있다.
전방향 무한궤도 벨트 장치는 프레임 상에 형성되어 벨트 모듈을 구동하는 구동부(미도시)를 더 포함한다. 구동부를 포함한 전방향 무한궤도 벨트 장치의 구체적 구성 및 동작은 특허문헌 3 및 4를 참조하기로 한다.
11: 벨트 모듈
12: 롤러 모듈
21: 몸체 22: 롤러
23: 롤러 수용홈 24: 롤러 고정핀
25: 고정핀 수용홈 26, 27: 결합부
13: 결합홈
31: 몸체 결합 홈 32: 유도 홈
33: 수용 홈 34: 고정 홈

Claims (8)

  1. 이웃하는 벨트들 간의 운동 방향이 반대인 복수 개의 벨트 모듈 및 각각의 벨트 모듈에 형성된 복수 개의 결합 홈에 대응되게 결합되어 사선 방향으로 운동하는 복수 개의 롤러 모듈을 포함하는 전(全)방향 무한궤도 벨트 장치에 있어서,
    상기 롤러 모듈은,
    몸체;
    롤러;
    상기 몸체의 상부에 사선 방향으로 홈이 형성되어 롤러를 수용하는 롤러 수용홈;
    상기 롤러의 관통홀에 삽입되는 롤러 고정핀;
    상기 몸체의 상부에 형성되어 롤러 고정핀을 수용하는 고정핀 수용홈 및
    상기 몸체의 하부에 형성되어 결합 홈에 결합되는 결합부가 포함된 조립식 모듈인 것을 특징으로 하되,
    상기 고정핀 수용홈은 롤러 고정핀이 삽입되는 제1 고정핀 수용홈 및 제1 고정핀 수용홈과 롤러의 관통홀을 거쳐 롤러 고정핀이 삽입되는 제2 고정핀 수용홈을 포함하고,
    상기 제2 고정핀 수용홈 일측은 롤러 고정핀이 삽입되고, 타측은 롤러 고정핀 끝단과 맞닿게 되며,
    상기 몸체는 롤러 고정핀의 삽입을 가이드하는 고정핀 가이드 홈이 형성되고,
    상기 결합 홈은 몸체를 포함하여 결합부와 결합되면 롤러 고정핀 일단과 맞닿게 되어,
    상기 제2 고정핀 수용홈과 결합 홈이 롤러 고정핀의 이탈을 방지하고, 고정핀 가이드 홈이 롤러 고정핀의 삽입을 가이드하여 몸체와 롤러의 기밀성이 유지되는 것을 특징으로 하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 몸체의 하부에 형성되어 결합을 유도하는 유도 돌기 및 상기 유도 돌기의 하부에 형성되어 결합 홈과 결합하는 결합 돌기를 포함하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결합 돌기는,
    상기 유도 돌기의 하부에 형성되는 제1 결합 돌기 및
    상기 제1 결합 돌기의 하부에 형성되어 제1 결합 돌기의 직경보다 큰 제2 결합 돌기를 포함하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합 홈은,
    상기 몸체와 결합되는 몸체 결합 홈;
    상기 유도 돌기와 결합되는 유도 홈;
    상기 제1 결합 돌기와 결합되는 수용 홈 및
    상기 제2 결합 돌기와 결합되는 고정 홈을 포함하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 벨트 모듈을 형성하는 프레임 및
    상기 벨트 간의 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 벨트 모듈은, 상기 프레임의 양단에 한 쌍의 벨트 모듈을 각각 형성하는 전방향 무한궤도륜을 포함하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 롤러 모듈은, 상기 이웃하는 벨트들의 형성 방향에 대응하여 이웃하는 각 롤러의 사선 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하고, 상기 벨트의 운동 방향에 대응하여 이웃하는 각 롤러의 사선 방향이 서로 같은 것을 특징으로 하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 롤러 모듈은, 동일한 사이즈로 제조되고, 상기 이웃하는 벨트들에 대한 결합 홈의 결합 방향에 대응하여 각각 결합되어 조립되는 것을 특징으로 하는 전방향 무한궤도 벨트 장치.
KR1020160005853A 2016-01-18 2016-01-18 전방향 무한궤도 벨트 장치 KR101769111B1 (ko)

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