KR101801362B1

KR101801362B1 - 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치

Info

Publication number: KR101801362B1
Application number: KR1020150099347A
Authority: KR
Inventors: 구경본
Original assignee: 구경본
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-11-24
Also published as: KR20170008075A

Abstract

본 발명은 각종 물품, 사람 등을 다양한 이송방향으로 안정되게 이송할 수 있는 볼어레이 이송장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 볼어레이 이송장치는, 복수의 구동볼롤러가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 구동볼어레이와; 복수의 종동볼롤러가 상기 구동볼어레이 상부 일측으로 서로 외주면이 접촉하도록 배치되는 종동볼어레이와; 상기 복수의 구동볼롤러를 제1방향으로 구동시키는 제1구동유닛; 및 상기 복수의 구동볼롤러를 제2방향으로 구동시키는 제2구동유닛;을 포함하고, 상기 제1구동유닛은 각 열단위의 구동볼롤러들을 직접적으로 회전구동시키도록 제1방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제1방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축과, 상기 제1구동축에 고정되도록 설치되고 상기 볼롤러와 회전접촉하도록 배치되어 제1구동축의 회전력을 볼롤러로 전달하는 복수의 제1옴니휠을 포함하고, 상기 제2구동유닛은 각 행단위의 볼롤러들을 직접적으로 회전구동시키도록 제2방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제2방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축과, 상기 제2구동축에 고정되도록 설치되고 상기 볼롤러와 회전접촉하도록 배치되어 제2구동축의 회전력을 볼롤러로 전달하는 복수의 제2옴니휠을 포함하고, 상기 제1구동축 및 상기 제2구동축은 각각 제1구동모터 및 제2구동모터에 의해 회전한다.

Description

옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치{TRANSFER APPARATUS USING BALL ARRAY WITH OMNI-WHEEL}

본 발명은 이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 물품, 사람 등을 다양한 이송방향으로 안정되게 이송할 수 있는 옴니휠을 가지는 볼어레이를 이용한 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 물품, 사람 등과 같은 피이송물을 목적하는 위치로 이송하기 위한 이송장치는 다양한 형태가 출시되어 이용되고 있다.

이러한 이송장치에는 실린더, 컨베이어 벨트, 이송로봇 등을 이용하는 방식 등이 있다.

실린더를 이용한 이송장치는 피이송물을 일방향으로 이송시키는데 있어서는 큰 문제점이 없지만, 이송거리가 짧고, 가로/세로/사선방향으로 이송시키기 위해서는 여러 개의 실린더가 조합되어야 한다는 점에서 구성이 복잡해질 수밖에 없고, 여러 개의 실린더를 시설함에 따라 시설비용이 증가한다는 단점이 지적된다.

그리고, 컨베이어 벨트를 이용한 이송장치는 피이송물을 원거리로 이송하는 데는 적합하지만, 이 또한 피이송물을 가로/세로/사선방향으로 이송시키기 위해서는 그 이송방향에 맞게 컨베이어 벨트를 시설해야 하므로 구성이 복잡해질 수밖에 없고, 여러개의 컨베이어 벨트를 설치함에 따라 시설비용이 증가하며, 시설점유면적도 넓게 차지하게는 문제점이 지적된다.

또한, 이송로봇을 이용하는 이송장치는 하나의 로봇에 의해 x,y,z방향으로 피이송물을 비교적 여러 방향으로 이송시킬 수 있으나, 가격이 비싸고 이송로봇의 설치공간을 확보하여야 할 뿐만 아니라 이송로봇의 오작동으로 인한 위험방지를 위한 안전공간(dead zone) 등을 확보하여야 관계로 경제적이지 못할 뿐 아니라, 이송로봇은 복잡한 기계장치와 제어장치로 구성되어 있기 때문에 고장을 방지하기 위해 세심한 유지관리가 필요하고, 이로 인해 유지관리비용이 많이 드는 문제점도 지적된다.

그외에도, 롤러 등과 같은 구름부재를 이용한 이송장치가 있으며, 이러한 구름부재들에 의해 이송방향의 자유로운 제어를 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있지만, 구름부재들을 구동시키는 구동메커니즘, 구름부재의 장착구조 등이 매우 복잡하게 구성되어 그 제조비용 및 설치비용 등이 증가할 뿐만 아니라 구름부재들의 구동 제어가 매우 어려워 유지비용이 증가하는 단점이 있었다.

US 8567587 B2(2013. 10. 29)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 단점들을 일시에 해결할 수 있도록 연구 및 개발된 것으로, 일정한 행/열 구조로 배열된 복수의 구동볼롤러 및 종동볼롤러에 대한 정밀하고 안정된 구동성능을 유지할 수 있고, 복수의 구동볼롤러 및 종동볼롤러에 대한 구동을 매우 효율적이고 용이하게 제어할 수 있는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 복수의 구동볼롤러가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 구동볼어레이와; 복수의 종동볼롤러가 상기 구동볼어레이 상부 일측으로 서로 외주면이 접촉하도록 배치되는 종동볼어레이와; 상기 복수의 구동볼롤러를 제1방향으로 구동시키는 제1구동유닛; 및 상기 복수의 구동볼롤러를 제2방향으로 구동시키는 제2구동유닛;을 포함하고, 상기 제1구동유닛은 각 열단위의 구동볼롤러들을 직접적으로 회전구동시키도록 제1방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제1방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축과, 상기 제1구동축에 고정되도록 설치되고 상기 볼롤러와 회전접촉하도록 배치되어 제1구동축의 회전력을 볼롤러로 전달하는 복수의 제1옴니휠을 포함하고, 상기 제2구동유닛은 각 행단위의 볼롤러들을 직접적으로 회전구동시키도록 제2방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제2방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축과, 상기 제2구동축에 고정되도록 설치되고 상기 볼롤러와 회전접촉하도록 배치되어 제2구동축의 회전력을 볼롤러로 전달하는 복수의 제2옴니휠을 포함하고, 상기 제1구동축 및 상기 제2구동축은 각각 제1구동모터 및 제2구동모터에 의해 회전한다.

여기서 상기 복수의 제1구동축 및 복수의 제2구동축은 서로 간섭되지 않도록 상기 제1구동축 또는 제2구동축 중 어느 하나가 다른 하나 보다 하부측에 위치되어 간섭되지 않도록 배치되며, 상기 구동볼어레이 및 종동볼어레이의 각 구동볼롤러 및 종동볼롤러들은 수용하우징에 회전가능하게 수용되고, 상기 수용하우징은 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임의 상부에 조립가능하게 설치되는 커버 프레임을 가진다.

또한 상기 베이스 프레임에는 회전하는 구동볼롤러의 하부를 개별적으로 회전지지하는 복수의 하부 회전지지구조가 형성되며, 상기 하부 회전지지구조는 상기 구동볼롤러의 하부측으로 베이스 프레임 상에 돌출 배치되며, 상부측에 복수의 반구형 안착홈을 가지는 지지판과, 상기 지지판 상의 안착홈에 배치되며 상기 구동볼롤러의 하부측 외주면에 접촉하도록 구성되어 상기 구동볼롤러를 회전지지하는 복수의 베어링볼로 구성된다.

아울러 상기 커버 프레임에는 복수의 종동볼롤러 상부가 관통하여 노출되는 관통공이 형성되되, 상기 관통공에는 복수의 종동볼롤러를 각각 수용하며 회전지지하는 볼리테이너가 위치되며, 상기 볼리테이너는 상, 하부가 개구되어 상기 종동볼롤러를 수용하되 상기 상부 개구측으로 종동볼롤러의 상부가 일정부분 관통하여 노출되도록 하며, 상기 종동볼롤러의 하부 일측이 상기 구동볼롤러와 회전접촉하도록 일측 하부가 개구된다.

또한 상기 베이스 프레임에는 회전하는 구동볼롤러의 측부를 개별적으로 회전지지하는 복수의 측부 회전지지구조가 형성되며, 상기 측부 회전지지구조는 상기 베이스 프레임 상에 일정간격 이격되어 다수개가 돌출 배치되는 지지블럭의 측면 모서리측에 각 구동볼롤러의 측면을 지지하도록 측면영역 지지면이 형성된다.

본 발명에 의하면, 일정한 행/열 구조로 배열된 복수의 구동볼롤러를 제1구동유닛 및 제2구동유닛에 의해 직접적으로 회전구동시킴으로써 복수의 구동볼롤러 및 복수의 종동볼롤러에 대한 정밀하고 안정된 구동성능을 유지할 수 있고, 복수의 구동볼롤러 및 복수의 종동볼롤러에 대한 구동을 매우 효율적이고 용이하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

아울러 제1구동축 및 제2구동축의 회전력을 제1옴니휠 및 제2옴니휠을 통해 복수의 구동볼롤러로 전달함에 따라 제1옴니휠 및 제2옴니휠이 각각 전달하는 방향과 다른 방향으로 구동볼롤러가 회전하더라도 이로 인한 마찰 저항을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 볼어레이 이송장치를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 볼어레이 이송장치에 구동유닛이 포함된 모습을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B'선을 따라 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 제1구동축과 제2구동축 및 구동볼어레이의 결합된 모습을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에서 종동볼어레이가 추가 결합된 모습을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 의한 하부 회전지지구조와 측부 회전지지구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 볼리테이너의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송장치를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 볼어레이 이송장치는, 복수의 구동볼롤러(10a)가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 구동볼어레이(10)와, 복수의 종동볼롤러(11a)가 상기 구동볼어레이(10) 상부 일측으로 서로 외주면이 접촉하도록 배치되는 종동볼어레이(11)와, 복수의 구동볼롤러(10a)를 제1방향으로 구동시켜 회전력을 전달하는 제1구동유닛(20)과, 복수의 구동볼롤러(10a)를 제2방향으로 구동시켜 회전력을 전달하는 제2구동유닛(30)을 포함한다.

구동볼어레이(10)는 복수의 구동볼롤러(10a)가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되고, 도 1 및 도 2와 같이 수용하우징(50) 내에 회전가능하게 설치된다. 그리고, 구동볼롤러(10a)의 상부측에는 복수의 종동볼롤러(11a)가 회전접촉가능하도록 배치되어 구동볼롤러(10a)의 회전력을 전달받아 회전할 수 있도록 구성된다.

아울러 상기 종동볼롤러(11a)의 상부 일정부분은 피이송물이 안착되도록 수용하우징(50)의 상부에서 노출되게 설치된다.

제1구동유닛(20)은 제1방향(도 3의 화살표 X방향 참조)으로 구동볼롤러(10a)들에게 회전력을 전달하도록 구성된다.

도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1구동유닛(20)은 열단위(in column, 도 3의 화살표 Y방향 참조)로 배열된 구동볼롤러(10a)들을 제1방향(화살표 X방향 참조)으로 회전구동시켜 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축(21)과, 상기 제1구동축(21)에 고정되도록 설치되고 상기 구동볼롤러(10a)와 회전접촉하도록 배치되어 제1구동축(21)의 회전력을 구동볼롤러(10a)로 전달하는 복수의 제1옴니휠(22) 및 상기 복수의 제1구동축(21)을 동시에 회전시키기 위해 제1구동모터(23) 및 제1전동기구(24)로 구성된다.

각 제1구동축(21)은 1열(C1), 2열(C2)(본 발명에 따른 볼어레이 이송장치는 도면에서 편의상 2행 및 2열로 구성하였음)과 같이 각 열단위에 배열된 구동볼롤러(10a)들을 회전구동시키도록 설치되고, 이에 복수의 제1구동축(21)은 열단위(C1, C2)들 사이에서 제1방향에 대해 직교하는 방향(도 3의 화살표 Y방향 참조)으로 배치된다.

복수의 제1구동축(21, the first driving shaft)은 제1구동모터(23) 및 제1전동기구(24)에 의해 동시에 동일방향으로 회전구동하도록 구성된다. 제1전동기구(24)는 제1구동모터(23)의 출력축 및 각 제1구동축(21)의 단부에 설치된 복수의 제1풀리(25)들과, 인접한 제1구동축(21)들의 제1풀리(25)들 사이에 설치된 복수의 제1감기 전동절(26)로 이루어진다. 이에, 제1구동모터(23)의 동력이 제1전동기구(24)를 통해 복수의 제1구동축(21)에 전달되어 복수의 제1구동축(21)은 동시에 동일방향으로 회전구동한다. 그리고, 제1감기 전동절(26)은 타이밍벨트, 벨트, 체인 등으로 이루어져 인접한 제1풀리(25)들 사이에 감겨져 설치된다.

한편, 도 3에서는 제1전동기구(24)는 복수의 제1풀리(25) 및 복수의 제1감기 전동절(26) 등으로 이루어져 복수 열단위(C1, C2)의 볼롤러(11)들을 모두 함께 동시에 구동시키도록 구성된 것으로 예시되어 있지만, 각 열단위의 볼롤러(11)들에 개별적으로 제1전동기구가 독립적으로 설치되어 각 열단위의 볼롤러(11)들을 독립적으로 동시에 구동시키도록 구성될 수도 있다. 그리고, 제1전동기구(24)는 감기 전동기구를 예시하고 있지만, 그 외 기어전동기구 등과 같이 다양한 전동기구가 적용될 수 있다.

아울러 상기 제1전동기구(24)는 도 3에서와 같이 이웃하는 제1구동축(21) 간에 제1감기전동절(26)로 연결되어 하나의 제1구동축(21)이 좌측 및 우측에 각각 별도의 제1감기전동절(26)을 형성하지 않고 전체의 제1구동축(21)이 하나의 타이밍벨트와 같은 전동절(26)로 연결되어 구성될 수도 있을 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 제1전동기구(24)는 제1구동축(21) 단부측이 제1구동모터(23)와 연결되어 제1구동모터(23)의 회전력을 전달받을 수 있는 것이라면 모두 해당되며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

한편 상기 제1구동축(21)에는 복수의 제1옴니휠(22)이 동반회전하도록 축설되어 제1옴니휠(22)의 외주면이 각 구동볼롤러(10a)와 직접적으로 회전접촉가능하게 형성된다.

상기 제1옴니휠(22)은 휠 본체(22a)에 다수개의 수동롤러(22b)가 결합되어 제1구동축(21)의 회전방향과 다른 회전력에 자유롭게 수동롤러(22b)가 아이들링(idling)함으로써 제1구동축(21)의 회전방향 즉, 제1방향과 다른 회전방향에 대해 제1옴니휠(22)에 따른 마찰 저항을 최소화시켜 준다.

본 발명에 따른 제1옴니휠(22)은 유니버설 휠(Universal Wheel), 메카눔 휠(Mecanum Wheel), 더블 휠(Double Wheel) 등 다양한 형태가 적용될 수 있으며, 제1방향으로 회전하는 제1옴니휠(22)과 제2방향으로 회전하는 제2옴니휠(32) 간에 서로 다른 회전방향에 대한 마찰 저항을 최소화시킬 수 있는 것이라면 어떤 형태의 옴니휠도 본 발명에 채택가능할 것이다.

아울러 상기 제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 중에서 적어도 하나 또는 양자 모두 우레탄, 고무 등과 같은 탄력성 재질로 이루어지고, 이에 의해 제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 중에서 어느 하나가 탄력적으로 변형됨에 따라, 제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 상호 밀착된 상태로 회전접촉하게 되고 제1구동유닛(20)의 구동력이 구동볼롤러(10a)에 확실하게 전달될 수 있으며, 이를 통해 구동볼롤러(10a)들의 구동이 안정될 수 있다.

한편 상기 구동볼어레이(10) 상부측에는 종동볼어레이(11)가 배치되는데, 이러한 종동볼어레이(11)는 서로 이격되어 배치되는 복수의 종동볼롤러(11a)들로 구성되며, 상기 종동볼롤러(11a)는 구동볼롤러(10a) 상부 일측에 복수개가 회전접촉가능하도록 배치된다.

이에 따라 상기 제1구동유닛(20) 및 제2구동유닛(30)에 의해 구동볼롤러(10a)가 회전하면 이 회전력이 회전접촉하는 종동볼롤러(11a)로 전달된다.

이러한 종동볼롤러(11a)의 상단 일정부분은 수용하우징(50)으로부터 돌출되어 노출되도록 구성되어 종동볼롤러(11a) 상에 안착되는 피이송물(물건 또는 사람)을 이송시키게 되는 것이다.

물론 상기 종동볼어레이(11)를 구성하는 종동볼롤러(11a)는 동일한 직경을 가지는 볼형태로 구성되고, 동일한 높이에 배치되어 돌출되는 상부측 단부 높이가 동일하도록 구성된다.

아울러 상기 종동볼롤러(11a)는 하나의 구동볼롤러(10a)에 대해 그 상부 4방향으로 4개소가 회전접촉하도록 구성됨이 바람직하다.

물론 3개소 이하 또는 5개소 이상으로 배치되더라도 회전력 전달 및 피이송물의 이송력 인가에는 영향이 없으나, 돌출되는 종동볼롤러(11a)의 균일한 배치 분포와 동력 전달효율을 최적화를 위해서 4개소로 배치 구성됨이 바람직하다.

제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 및 종동볼롤러(11a) 사이의 회전접촉 관계를 구체적으로 살펴보면, 종동볼롤러(11a)들의 상부에 물품, 사람 등과 같은 피이송물이 안착되지 않은 경우에는 제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 및 구동볼롤러(10a)와 종동볼롤러(11a)는 서로 외면에 단순히 선접촉하는 상태를 유지한다.

그리고, 피이송물이 안착되는 경우에는 피이송물의 하중에 의해 종동볼롤러(11a)가 하부측으로 눌리게 되고, 구동볼롤러(10a)와 회전접촉하되 탄력적으로 변형되어 기밀하게 면접촉하게 된다.

아울러 그 하중은 구동볼롤러(10a)와 제1옴니휠(22)에도 면접촉이 이루어지도록 하여 회전력 전달 효율을 보다 증대시키기 된다. 즉, 피이송물이 안착되지 않을 경우에는 제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 및 종동볼롤러(11a)는 단순히 선접촉한 상태로 회전하며, 피이송물이 안착되는 경우에는 피이송물의 하중으로 인해 제1옴니휠(22)과 구동볼롤러(10a) 및 종동볼롤러(11a)는 서로 기밀하게 밀착된 상태를 유지하면서 회전접촉함으로써 회전력의 전달효율 및 피이송물의 이송효율 등이 대폭 향상될 수 있는 것이다.

제2구동유닛(30)은 제2방향(도 3의 화살표 Y방향 참조)을 따라 구동볼롤러(10a)들에게 회전력을 전달하도록 구성된다.

도면에서 도시된 바와 같이 제2구동유닛(30)은 행단위(R1, R2)로 배열된 구동볼롤러(10a)들을 제2방향(화살표 Y방향 참조)으로 회전구동시켜 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축(31)과, 상기 제2구동축(31)에 고정되도록 설치되고 상기 구동볼롤러(10a)와 회전접촉하도록 배치되어 제2구동축(31)의 회전력을 구동볼롤러(10a)로 전달하는 복수의 제2옴니휠(32) 및 상기 복수의 제2구동축(31)을 동시에 회전시키기 위해 제2구동모터(33) 및 제2전동기구(34)로 구성된다.

각 제2구동축(31)은 1행(R1), 2행(R2)과 같은 각 행단위에 배열된 구동볼롤러(10a)들을 직접적으로 회전구동시키도록 설치되고, 이에 복수의 제2구동축(31)은 행단위의 구동볼롤러(10a)들 사이에서 제2방향에 대해 직교하는 방향(도 3의 화살표 X방향 참조)으로 배치된다.

복수의 제2구동축(31, the second driving shaft)는 제2구동모터(33) 및 제2전동기구(34)에 의해 동일방향으로 회전구동하도록 구성된다. 아울러 제2전동기구(34)는 제2구동모터(33)의 출력축 및 각 제2구동축(31)의 단부에 설치된 하나 이상의 제2풀리(35)들과, 인접한 제2구동축(31)들의 제2풀리(35)들 사이에 설치된 제2감기 전동절(36)로 이루어진다.

이와 같은 제2구동모터(33) 및 제2전동기구(34)의 동력전달구성은 전술한 제1구동모터(23) 및 제1전동기구(24)와 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

또한 상기 제2구동축(31)에 축설되는 복수의 제2옴니휠(32)이 상기 제2구동축(31)과 동반회전하여 제2옴니휠(32)의 외주면에 접촉하도록 배치되는 각 구동볼롤러(10a)에 회전력을 전달하도록 구성됨은 전술한 제1옴니휠(22)과 같다.

한편, 제1구동유닛(20)의 제1구동축(21)은 제2구동유닛(30)의 제2구동축(31)에 대해 서로 간섭되지 않도록 설치된다. 예컨대, 제1구동축(21)은 제2구동축(31) 보다 낮게 위치될 수 있고, 그 반대의 구성도 가능하다.

이에 따라 상기 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)에 각각 축설되는 제1옴니휠(22) 및 제2옴니휠(32)의 직경이 동일한 경우 상기 볼롤러(11)에 회전접촉하는 접촉지점의 높이가 서로 상이하게 된다.

반대로 접촉지점의 높이를 서로 동일하게 하기 위해서는 제1옴니휠(22) 및 제2옴니휠(32)의 축설 축 높이가 다르므로 그 직경을 달리하여야 한다.

이와 같은 접촉지점의 높이는 보다 낮은 접촉지점을 가지는 옴니휠이 피이송물 안착 후 보다 높은 지지하중을 받기 때문에 균일한 지지하중을 위해서라면 두 옴니휠(22,32) 간 직경을 달리함이 바람직할 것이다.

한편 수용하우징(50)은 구동볼어레이(10)의 구동볼롤러(10a)들과, 종동볼어레이(11)의 종동볼롤러(11a)들과, 제1구동유닛(20)의 제1구동축(21) 및 제1옴니휠(22), 제2구동유닛(30)의 제1구동축(31) 및 제2옴니휠(32) 등을 수용하도록 구성된다.

수용하우징(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(51)과, 베이스 프레임(51)의 상부에 조립가능하게 설치되는 커버 프레임(52)을 가진다.

베이스 프레임(51)에는 회전하는 구동볼롤러(10a)들의 하부를 개별적으로 회전지지하는 복수의 하부 회전지지구조(53)가 형성된다.

상기 하부 회전지지구조(53)는 상기 구동볼롤러(10a)의 하부측으로 베이스 프레임(51) 상에 돌출 배치되며, 상부측에 복수의 반구형 안착홈(53b)을 가지는 지지판(53a)과, 상기 지지판 상의 안착홈(53b)에 배치되며 상기 구동볼롤러(10a)의 하부측 외주면에 접촉하도록 구성되어 상기 구동볼롤러(10a)를 회전지지하는 복수의 베어링볼(53c)로 구성된다.

여기서 상기 복수의 베어링볼(53c)은 안착홈(53b)과 마찰력이 감소되도록 구성됨이 바람직하며, 이를 위해 안착홈(53b)이 형성된 베어링볼(53c)의 접촉면 재질을 마찰을 감소시킬 수 있는 폴리머 재질로 구성할 수 있다.

아울러 상기 베어링볼(53c)은 동, 서, 남, 북 방향으로 4개소 구성됨이 바람직하나, 필요에 따라 보다 많이 구비될 수 있고, 지지판(53a)의 상부측이 반구형 홈형태로 함몰되어 볼롤러(11)의 하부측을 지지하되, 지지판(53a)과 볼롤러(11) 사이에 다수의 베어링볼(53c)이 위치되는 형태로 구성할 수도 있을 것이다.

또한 다른 변형가능한 형태로 상기 하부 회전지지구조(53)가 반구형홈형태로 함몰된 폴리머베어링으로 형성될 수 있다.

한편 상기 지지판(53a) 상의 베어링볼(53c)과 구동볼롤러(10a)는 소정틈새만큼 이격될 수 있고, 이에 구동볼롤러(10a)는 피이송물의 안착여부에 따라 하부 회전지지구조(53)에서 약간의 유동이 가능하다.

이러한 소정틈새는 구동볼롤러(10a)와 회전접촉하는 제1옴니휠(22) 및 제2옴니휠(32)의 배치위치에 따라 설정될 수 있으며, 피이송물의 안착시 하중 비율은 하부 회전지지구조(53)과 양 옴니휠(22, 32) 각각에 8:2 내지 7:3 정도로 구성됨이 바람직하다.

또한 상기 커버 프레임(52)에는 복수의 종동볼롤러(11a)의 상부가 관통하여 노출되는 관통공(55)을 가지고, 각 관통공(55)의 하부에는 상부 회전지지면(54)이 형성되며, 상부 회전지지면(54)은 회전하는 종동볼롤러(11a)의 상부를 개별적으로 회전지지한다.

각 상부 회전지지면(54)는 종동볼롤러(11a)의 노출된 상단을 제외한 상부를 회전지지하도록 곡면 구조로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상부 회전지지면(54)과 종동볼롤러(11a)는 소정틈새만큼 이격될 수 있고, 이에 종동볼롤러(11a)는 피이송물의 안착여부에 따라 상부 회전지지면(54)에서 약간의 유동이 가능하다.

아울러 상기 베이스 프레임(51)에는 회전하는 구동볼롤러(10a)의 측부를 개별적으로 회전지지하는 복수의 측부 회전지지구조(56)가 형성되는데, 상기 측부 회전지지구조(56)는 상기 베이스 프레임(51) 상에 일정간격 이격되어 다수개가 돌출 배치되는 지지블럭(57)의 측면 모서리측에 각 구동볼롤러(10a)의 측면을 지지하도록 측면영역 지지면(56a)이 형성된다.

이러한 측면영역 지지면(56a)이 형성되는 지지블럭(57)의 높이는 구동볼롤러(10a)의 중심보다 높거나 낮을 수 있는데, 중심보다 높을 경우에는 보다 안정적으로 해당 구동볼롤러(10a)의 위치 고정 및 회전지지할 수 있다.

아울러 상기 지지블럭(57)에 형성되는 측면영역 지지면(56a)의 재질은 마찰에 쉽게 마모되지 않는 폴리머 재질로 구성됨이 바람직하다.

이와 같은 상기 지지블럭(57)은 측면영역 지지면(56a)이 형성됨과 더불어 상기 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)의 일정부분이 관통 수용되도록 구성하여 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)을 회전지지하도록 구성할 수 있다.

보다 안정적으로 상기 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)을 회전지지하기 위해서는 상기 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)의 수용지점 즉, 구동축(21) 및 제2구동축(31)과의 접촉지점에 베어링이 삽입되어 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)을 회전지지함이 바람직할 것이다.

한편 도 9에 도시된 바와 같이 상기 종동볼어레이(11)의 종동볼롤러(11a)는 안정적으로 구동볼롤러(10a) 상에 회전접촉하도록 배치되기 위해 볼리테이너(60)에 각각 개별적으로 수용된다.

이러한 볼리테이너(60)의 상단부는 상기 커버 프레임(52) 상의 관통공(55)에 위치되며, 상, 하부가 개구되어 상기 종동볼롤러(11a)를 수용하도록 구성된다.

아울러 상기 상부 개구측으로 종동볼롤러(11a)의 상부가 일정부분 관통하여 노출되도록 하며, 상기 종동볼롤러(11a)의 하부 일측이 상기 구동볼롤러(10a)와 회전접촉하도록 일측 하부가 개구된다.

상기 볼리테이너(60)는 베이스 프레임(51)과 커버 프레임(52) 사이에 개재되는 상, 하 2개소의 미들 프레임(52a)에 의해 결합 및 위치 고정되며 그 재질은 폴리머 재질로 이루어져 회전하는 종동볼롤러(11a)와 계속적인 마찰에도 마모가 최소화되도록 구성됨이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 볼어레이 이송장치는 제1구동유닛(20)에 의해 구동볼어레이(10)의 구동볼롤러(10a)들이 제1방향(화살표 X방향)으로 구동함과 더불어, 제2구동유닛(30)에 의해 구동볼어레이(10)의 구동볼롤러(10a)들이 제2방향(화살표 Y방향)으로 구동한다. 이에, 구동볼롤러(10a)들의 회전력은 제1방향(X)과 제2방향(Y)의 벡터합을 통해 다양한 방향으로 전달될 수 있고, 이에 회전접촉하는 종동볼롤러(11a)로 그 회전력은 전달되며, 이는 종동볼어레이(11)의 상부에 안착된 피이송물로 재전달되어 피이송물이 다양한 방향으로 이송될 수 있도록 한다.

특히, 본 발명은 구동볼어레이(10)의 구동볼롤러(10a)들이 제1구동축(21) 및 제2구동축(22)에 의해 직접적으로 회전구동하는 구조로 이루어짐에 따라, 구동볼롤러(10a)들의 회전력이 매우 효과적으로 전달될 수 있으며, 이를 통해 구동볼어레이(10) 및 종동볼어레이(11)에 의한 피이송물의 이송효율이 대폭 향상될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 구동볼롤러(10a)가 제1구동유닛(20) 및 제2구동유닛(30)에 의해 직접적으로 회전구동하는 구조로 이루어짐으로써, 일부의 볼롤러(11)가 파손되거나 위치 이탈 등으로 인해 오동작하더라도 나머지 구동볼롤러(10a)들은 제1구동축(21) 및 제2구동축(31)에 의해 회전구동할 수 있으므로 전체적으로 구동볼롤러(10a)들의 회전력을 적절히 보상하면서 전달할 수 있고, 이를 통해 일부의 구동볼롤러(10a)가 오동작하더라도 적절한 회전력 전달이 가능한 장점이 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

10: 구동볼어레이 10a: 구동볼롤러
11: 종동볼어레이 11a: 종동볼롤러
20: 제1구동유닛 21: 제1구동축
22: 제1옴니휠 30: 제2구동유닛
31: 제2구동축 32: 제1옴니휠
50: 수용하우징 51: 베이스 프레임
52: 커버 프레임 60: 볼리테이너

Claims

복수의 구동볼롤러가 일정간격으로 이격되어 행/열 구조로 배열되어 이루어진 구동볼어레이와;
복수의 종동볼롤러가 상기 구동볼어레이 상부 일측으로 서로 외주면이 접촉하도록 배치되는 종동볼어레이와;
상기 복수의 구동볼롤러를 제1방향으로 구동시키는 제1구동유닛; 및
상기 복수의 구동볼롤러를 제2방향으로 구동시키는 제2구동유닛;을 포함하고,
상기 제1구동유닛은 각 열단위의 구동볼롤러들을 직접적으로 회전구동시키도록 제1방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제1방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제1구동축과, 상기 제1구동축에 고정되도록 설치되고 상기 볼롤러와 회전접촉하도록 배치되어 제1구동축의 회전력을 볼롤러로 전달하는 복수의 제1옴니휠을 포함하고,
상기 제2구동유닛은 각 행단위의 볼롤러들을 직접적으로 회전구동시키도록 제2방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되어 제2방향으로 회전력을 전달하는 복수의 제2구동축과, 상기 제2구동축에 고정되도록 설치되고 상기 볼롤러와 회전접촉하도록 배치되어 제2구동축의 회전력을 볼롤러로 전달하는 복수의 제2옴니휠을 포함하고,
상기 제1구동축 및 상기 제2구동축은 각각 제1구동모터 및 제2구동모터에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1구동축 및 복수의 제2구동축은 서로 간섭되지 않도록 상기 제1구동축 또는 제2구동축 중 어느 하나가 다른 하나 보다 하부측에 위치되어 간섭되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 볼어레이 이송장치.
제1항에 있어서,
상기 구동볼어레이 및 종동볼어레이의 각 구동볼롤러 및 종동볼롤러들은 수용하우징에 회전가능하게 수용되고, 상기 수용하우징은 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임의 상부에 조립가능하게 설치되는 커버 프레임을 가지는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제3항에 있어서,
상기 베이스 프레임에는 회전하는 구동볼롤러의 하부를 개별적으로 회전지지하는 복수의 하부 회전지지구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제4항에 있어서,
상기 하부 회전지지구조는
상기 구동볼롤러의 하부측으로 베이스 프레임 상에 돌출 배치되며, 상부측에 복수의 반구형 안착홈을 가지는 지지판과, 상기 지지판 상의 안착홈에 배치되며 상기 구동볼롤러의 하부측 외주면에 접촉하도록 구성되어 상기 구동볼롤러를 회전지지하는 복수의 베어링볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제3항에 있어서,
상기 커버 프레임에는 복수의 종동볼롤러 상부가 관통하여 노출되는 관통공이 형성되되, 상기 관통공에는 복수의 종동볼롤러를 각각 수용하며 회전지지하는 볼리테이너가 위치되는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제6항에 있어서,
상기 볼리테이너는
상, 하부가 개구되어 상기 종동볼롤러를 수용하되 상기 상부 개구측으로 종동볼롤러의 상부가 일정부분 관통하여 노출되도록 하며, 상기 종동볼롤러의 하부 일측이 상기 구동볼롤러와 회전접촉하도록 일측 하부가 개구되는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제3항에 있어서,
상기 베이스 프레임에는 회전하는 볼롤러의 측부를 개별적으로 회전지지하는 복수의 측부 회전지지구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.
제8항에 있어서,
상기 측부 회전지지구조는
상기 베이스 프레임 상에 일정간격 이격되어 다수개가 돌출 배치되는 지지블럭의 측면 모서리측에 각 볼롤러의 측면을 지지하도록 측면영역 지지면이 형성되는 것을 특징으로 하는 옴니휠을 가지는 볼어레이 이송장치.