KR101814926B1 - 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 관한 것으로서, 마스터유닛과 슬레이브유닛을 연결하여 동력을 전달하는 와이어 케이블을 포함하는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 있어서, 마스터유닛은, 그 일단부에 회전가능하게 구비되는 손잡이; 손잡이에 회전가능하게 결합되어 구비되는 레버; 마스터유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 레버와 로울러 체인으로 연결되어, 레버의 회전시 로울러 체인에 의해 당겨지거나 밀려 이동되는 제 1 승강도르래; 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 슬레이브유닛으로 인출되어 구비되는 제 1 와이어 케이블;을 포함하고, 슬레이브유닛은, 그 일단부에 회전가능하게 구비되는 슬레이브 집게; 슬레이브유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 슬레이브 집게와 로울러 체인으로 연결되어, 슬레이브 집게의 그립작동을 가능케 하는 제 1 승강도르래; 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되는 제 2 와이어 케이블; 슬레이브유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 제 2 와이어 케이블의 일단부가 그 일측에 고정되고 그 외주면에는 제 1 와이어 케이블이 감김되어 구비되는 제 2 승강도르래;를 포함하는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치를 제공한다.

Description

원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치{Strand tension reducing apparatus of wire cable for manipulator device for remote control}

본 발명은 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사성 물질을 취급하는 핫셀에 구비되어 마스터유닛과 슬레이브유닛 간의 동력전달 매체인 와이어 케이블에 작용하는 장력을 저감시키도록 한 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력을 이용하여 발전 또는 사용 후 핵연료를 처리하거나 이와 관련된 실험을 수행하기 위해서는 방사선 차폐시설인 핫셀(hot cell)이 제공되어야 한다.

이러한 핫셀 또는 유독 화학물질을 취급하는 셀은 가동 중에 셀 안쪽으로 작업자가 투입되지 못하기 때문에, 셀 안에 설치된 장치의 운전 및 유지 보수가 어렵다.

이러한 셀 들에는 일반적으로 다수개의 원격조작기가 셀 벽의 차폐창 상부에 쌍으로 고정 설치되어 셀 안쪽에서 필요한 원격 작업을 수행한다.

또한, 셀 내부의 원격 운전 및 유지보수작업의 영역을 확장하기 위해 천장에 설치되어 길이 방향으로 가로지르며 상하운동이 가능한 별도의 원격로봇이 구비될 수 있으며, 상기 원격로봇은 마스터 암과 슬레이브 암으로 구성되며, 상기 마스터 암은 셀 바깥쪽에 상기 슬레이브 암은 셀 안쪽에 설치된다.

즉, 셀 바깥쪽에서 작업자가 마스터 암을 조작하면 원격지 셀 안쪽에 위치한 슬레이브 암을 작동시키는 방식으로 원격기술을 응용한 것이다.

이러한 원격기술은 원자력 환경뿐 아니라, 유해환경에서의 작업 즉, 사람의 접근이 어려운 극한 환경 작업 분야, 쓰레기 처리와 같은 협오 작업 분야, 지뢰 제거와 같은 위험이 따르는 직업분야에 유용한 기술이다.

한편, 한국 등록특허 제10-0857149호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에는, 작업자가 조정하는 마스터 서보매니퓰레이터; x 및 y축 이송유닛을 구비하여 천정 벽면을 따라 이동할 수 있으며, 텔레스코픽 신축장치를 구비하여 z축으로 승하강하는 천정 이송장치; 상기 천정 이송장치의 하방에 부착되며, 상기 마스터 서보매니퓰레이터의 신호를 전달받아 작업환경에서 상기 마스터 서보매니퓰레이터의 움직임을 모사하는 슬레이브 서보매니퓰레이터; 및 상기 슬레이브 서보매니퓰레이터를 상기 천정 이송장치와 탈부착시키는 결합장치; 를 포함하며, 상기 결합장치는 원추형의 결합돌기가 회전판에 형성된 결합구멍에 결합된 후, 상기 결합돌기가 이탈하지 않도록 상기 회전판이 회전하여 상기 결합돌기가 걸리도록 형성된 것을 특징으로 하는 천정이동 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터 시스템이 개시되어 있다.

따라서, 작업자가 마스터 서보매니퓰레이터의 마스터 핸들을 조작함에 따라 슬레이브 서보매니퓰레이터에 구비되는 그리퍼를 작동시켜 작업을 수행하게 된다.

특히, 이와 같은 슬레이브 서보매니퓰레이터는 상기 마스터 서보매니퓰레이터의 동작을 모사하여 움직일 수 있도록 형성된다.

한편, 이와 같은 종래의 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터에는 동력전달 매체로서 스테인리스 와이어 케이블이 구비되고, 스테인리스 와이어 케이블은 얇은 직경의 가는 소선 19가닥을 꼬아 만든 케이블 7개를 다시 꼬아 만든 와이어 케이블로서, 와이어 케이블에 작용하는 장력이 증가할수록 늘어나는 특성이 있다.

마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 작동저항을 작게 하기 위해서, 와이어 케이블의 기본 장력을 줄일 경우에는 슬레이브 집게의 작동 반응시간이 늦어질 뿐만 아니라 무거운 하중이 작용할 시는 슬레이브 집게의 처짐 현상이 발생하여 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 작업이 어렵게 되는 문제가 있고, 반대로 와이어 케이블의 기본 장력을 크게 할 경우에는 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 조작이 무거워지므로 작업자의 피로도가 증가하고 내구성이 저하되는 문제가 있다.

특히, 종래에는 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 와이어 케이블의 장력을 줄이기 위해, 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 관절에 구비되는 기어의 조합에 의해 로울러 체인 및 와이어 케이블의 장력을 저감시키고자 하였으나, 로울러 체인 및 와이어 케이블에 작용하는 장력을 낮추기 위해서는 여러 단계의 기어 조합을 하여야 하므로 관절의 크기가 커질 수밖에 없고, 관절의 크기는 내측 튜브의 크기를 고려하여 결정되어야 하므로 일정한도 이상으로 장력을 저감시키는 것이 어려우며, 이로 인해 로울러 체인이나 와이어 케이블의 장력이 증가할 경우에는 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 작동 하중이 증가하여 마스터-슬레이브 서보매니퓰레이터의 취급 시 피로도를 한층 더 증가시킬 뿐만 아니라 로울러 체인, 와이어 케이블 및 베어링 등의 수명을 단축시키는 원인이 된다.

이상 설명한 바와 같은 원격제어 매니퓰레이터 장치 및 이에 대한 기술은 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한국 등록특허 제10-0857149호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방사성 물질을 취급하는 핫셀에 구비되어 마스터유닛과 슬레이브유닛 간의 동력전달 매체인 와이어 케이블이 마스터유닛에서보다 슬레이브유닛에서 더 짧은 이동거리 작동되므로 와이어 케이블에 작용하는 장력을 저감시킬 수 있도록 한 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 마스터유닛에서보다 슬레이브유닛에서 와이어 케이블의 장력이 더 저감되는 한편 와이어 케이블에 의해 작동되는 그립퍼의 파지력(즉 하중)은 증가되도록 한 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치는, 마스터유닛과 슬레이브유닛을 연결하여 동력을 전달하는 와이어 케이블을 포함하는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 있어서, 마스터유닛은, 그 일단부에 회전가능하게 구비되는 손잡이; 손잡이에 회전가능하게 결합되어 구비되는 레버; 마스터유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 레버와 로울러 체인으로 연결되어, 레버의 회전시 로울러 체인에 의해 당겨지거나 밀려 이동되는 제 1 승강도르래; 마스터유닛의 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 슬레이브유닛으로 인출되어 구비되는 제 1 와이어 케이블;을 포함하고, 슬레이브유닛은, 그 일단부에 회전가능하게 구비되는 슬레이브 집게; 슬레이브유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 슬레이브 집게와 로울러 체인으로 연결되어, 슬레이브 집게의 그립작동을 가능케 하는 제 1 승강도르래; 슬레이브유닛의 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되는 제 2 와이어 케이블; 슬레이브유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 제 2 와이어 케이블의 일단부가 그 일측에 고정되고 그 외주면에는 제 1 와이어 케이블이 감김되어 구비되는 제 2 승강도르래;를 포함한다.

그리고, 슬레이브유닛의 상기 제 2 승강도르래에는 이보다 작은 직경으로 구비되어 제 1 와이어 케이블에 외접하는 유성풀리가 더 포함될 수 있다.

또, 제 1 와이어 케이블은 그 일단부가 마스터유닛의 제 1 승강도르래에 감김된 후 마스터유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 마스터유닛에 고정되고, 타단부는 슬레이브유닛의 제 2 승강도르래에 감김된 후 슬레이브유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 슬레이브유닛에 고정되게 구비될 수 있다.

그리고, 제 2 와이어 케이블은 그 일단부가 슬레이브유닛의 상기 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되고, 타단부는 제 1 승강도르래에 감김된 후 슬레이브유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 슬레이브유닛에 고정되게 구비될 수 있다.

이에 더하여, 마스터유닛은, 그 하부에 회전가능하게 구비되는 로울러 체인스프로켓; 로울러 체인스프로켓에 감김되어 구비되는 로울러 체인; 로울러 체인의 양단부가 각각 고정되게 구비되는 한편 마스터유닛에 각각 회전 및 이동가능하게 구비되는 제 3 내지 제 6 승강도르래; 제 3 내지 제 6 승강도르래에 각각 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 마스터유닛에 고정되게 구비되고 타단부는 슬레이브유닛으로 인출되어 구비되는 제 3 내지 제 6 와이어 케이블;을 더 포함하고, 슬레이브유닛은, 그 하부에 회전가능하게 구비되는 로울러 체인스프로켓; 로울러 체인스프로켓에 감김되어 구비되는 로울러 체인; 로울러 체인의 양단부가 각각 고정되게 구비되는 한편 슬레이브유닛에 각각 회전 및 이동가능하게 구비되고 그 외주면에는 마스터유닛에서 인출된 제 3 내지 제 6 와이어 케이블이 각각 감김되어 구비되는 제 7 내지 제 10 승강도르래;를 더 포함할 수 있다.

게다가, 제 7 내지 제 10 승강도르래에 감김된 제 3 내지 제 6 와이어 케이블은 그 일단부가 슬레이브유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 슬레이브유닛에 고정되게 구비될 수 있다.

본 발명의 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 따르면, 슬레이브유닛의 내측 튜브 하단부에 슬레이브 집게의 와이어 케이블용 승강도르래를 구비함으로써 슬레이브 집게를 움직이는 레버로드의 작동거리를 1/2로 줄일 수 있고, 이로 인해 관절의 회전축과 슬레이브 집게와의 거리를 1/2로 줄일 수 있으므로 지렛대의 원리에 의하여 똑같은 하중이 슬레이브 집게에 작용할 경우 와이어 케이블에 부과되는 장력이 1/2로 줄어드는 효과를 얻게 된다.

게다가, 와이어 케이블에 부과되는 하중이 1/2로 줄어들어 와이어 케이블의 기본 하중을 좀 더 낮출 수 있게 됨으로써 원격제어 매니퓰레이터가 한층 더 경량화되고, 수명이 길어지며, 유지보수 비용을 절감할 수 있어 원격제어 매니퓰레이터의 효율성을 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 전체 구성도이다.
도 2은 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 마스터유닛과 슬레이브유닛 간의 그립작동에 대한 로울러 체인과 와이어 케이블의 결선상태를 보인 정면 구성도이다.
도 3은 도 2의 결선 확대도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 마스터유닛의 손잡이 및 레버와, 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 및 레버로드 간의 작동거리와 작동하중의 관계를 나타낸 전체 구성도 및 확대 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마스터유닛의 손잡이와 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 간의 로울러 체인과 와이어 케이블에 작용하는 장력 및 이동거리의 관계도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 마스터유닛과 슬레이브유닛 간의 관절에 대한 전체 구성도 및 확대 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 마스터유닛에 구성되는 관절 로울러 체인과 와이어 케이블 간의 결선상태를 정면과 측면으로 나타낸 전체 구성도 및 확대 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 마스터유닛 내에 구비되는 와이어 케이블의 승강도르래와, 로울러 및 유격조절용 볼트의 배치관계를 보인 평면 구성도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 슬레이브유닛에 구성되는 관절 로울러 체인과 와이어 케이블 간의 결선상태를 정면과 측면으로 나타낸 전체 구성도 및 확대 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 슬레이브유닛 내에 구비되는 와이어 케이블의 승강도르래와, 로울러 및 유격조절용 볼트의 배치관계를 보인 평면 구성도이다.
도 11은 본 발명에 따른 마스터유닛의 손잡이와 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 간의 작동거리와 작동하중의 관계도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

한편, 본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명의 도면에서는 승강도르래 및 와이어 케이블을 도시함에 있어, 위치만 다를 뿐 동일한 기능을 하는 승강도르래나 하나의 와이어 케이블이 승강도르래나 아이들풀리에 감김되면서 방향이 전활될 때마다 기준이 되는 도번에 "대쉬(-)"와 더불어 숫자를 차례로 부여함으로써 동일한 승강도르래 및 와이어 케이블이라도 그 위치를 구별하여 작동관계를 명확하게 표시하였슴을 미리 밝혀둔다.

첨부도면 도 1 내지 도 11은 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치 및 이에 구비되는 와이어 케이블 장력 저감장치를 도시한 도면들이다.

먼저, 본 발명의 원격제어 매니퓰레이터 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 작업자가 원격제어 매니퓰레이터 장치를 조정하기 위한 마스터유닛(100)과, 마스터유닛(100)에 의해 조정되는 그리퍼 등과 같은 작업유닛이 구비되는 슬레이브유닛(300)과, 핫셀의 방사선 차폐벽을 관통하여 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(300)을 연결하는 관통튜브(200)를 포함한다.

상기와 같은 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(300)은 그 구동수단의 구성이 대동소이하게 구비되어 있으므로, 슬레이브유닛(300)이 마스터유닛(100)의 동작을 모사하여 움직이도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 마스터유닛(100)에는 손잡이(110)와 레버(111)가 구비되고, 이에 대응한 슬레이브유닛(300)에는 슬레이브 집게(325)가 구비되어, 마스터유닛(100)의 레버(111)를 손잡이(110) 측으로 당김에 따라 슬레이브유닛(300)에 구비된 슬레이브 집게(325)의 그리퍼(329)(329-1)가 그립작동 즉 파지동작을 하게 된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 원격제어 매니퓰레이터 장치에는 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(300) 간의 동력전달 매체인 와이어 케이블(502)(503)이 구비되고, 본 발명에서는 이와 같이 구비되는 와이어 케이블(502)(503)의 장력을 저감시킬 수 있는 저감장치를 더 구성한 것이다.

이와 같이 본 발명에 따른 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치는 마스터유닛(100)의 하단부에 회전가능하게 구비되는 손잡이(110)와, 손잡이(110)의 전면에 회전가능하게 결합되어 구비되는 레버(111)와, 마스터유닛(100) 내에 이동가능하게 구비되는 한편 레버(110)와 로울러 체인(501)으로 연결되어, 레버(111)의 회전시 로울러 체인(501)에 의해 당겨지거나 밀려 이동되는 제 1 승강도르래(118)와, 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)의 외주면에 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 슬레이브유닛(300)으로 인출되어 구비되는 제 1 와이어 케이블(502)(502-1)(502-2)을 포함하는 마스터유닛(100)과, 슬레이브유닛(300)의 하단부에 회전가능하게 구비되는 슬레이브 집게(325)와, 슬레이브유닛(300) 내에 이동가능하게 구비되는 한편 슬레이브 집게(325)와 로울러 체인(505)으로 연결되어, 슬레이브 집게(325)의 그립작동을 가능케 하는 제 1 승강도르래(317)와, 슬래이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317)의 외주면에 감김되어 구비되는 제 2 와이어 케이블(503)과, 슬레이브유닛(300) 내에 이동가능하게 구비되는 한편 제 2 와이어 케이블(503)의 일단부가 그 하단부에 고정되고 그 외주면에는 제 1 와이어 케이블(502)이 감김되어 구비되는 제 2 승강도르래(313)를 포함하는 슬레이브유닛(300)을 더 포함한다.

이와 같이 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(300)에 구비되는 승강도르래(118)(317)(313)와 로울러 체인(501)(505), 와이어 케이블(502)(503)들은 슬레이브 집게(325)의 그립작동을 위한 것이다.

특히, 슬레이드유닛(300)의 상기 제 2 승강도르래(313)에는 슬레이브 집게(325)의 그립작동이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 제 2 승강도르래(313)보다 작은 직경을 갖는 유성풀리(313-1)가 회전가능하게 구비되고, 유성풀리(313-1)의 외주면에는 제 2 승강도르래(313)에 감김된 제 1 와이어 케이블(502)이 접하여 구비된다.

따라서, 상기와 같은 유성풀리(313-1)는 제 1 와이어 케이블(502)에 대해 텐셔너 기능을 할 뿐 아니라 제 1 와이어 케이블(502)이 유성풀리(313-1)보다 큰 직경을 갖는 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)에 감김됨에도 불구하고 제 1 와이어 케이블(502)을 항상 슬레이브유닛(300)의 내측 중앙부에 일정하게 위치되게 구비함으로써 주변의 다른 와이어 케이블과의 꼬임을 사전에 방지할 수 있게 된다.

그리고, 제 1 와이어 케이블(502)은 그 일단부가 마스터유닛(100) 내의 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)의 외주면에 감김된 후, 마스터유닛(100)의 상단부에 회전가능하게 구비된 아이들풀리(119)(120)에 안내되어 마스터유닛(100)의 내측 하단부에 고정되고, 타단부는 슬레이브유닛(300) 내부의 제 2 승강도르래(313)에 감김된 후 슬레이브유닛(300)의 상단부에 회전가능하게 구비된 아이들풀리(314)(315)에 안내되어 슬레이브유닛(300)의 내측 하단부에 고정되게 구비된다.

또한, 슬레이브유닛(300)에 구비되는 제 2 와이어 케이블(503)은 그 일단부가 제 1 승강도르래(317)의 외주면에 감김되어 구비되고, 타단부는 제 1 승강도르래(317)에 감김된 후 슬레이브유닛(300)의 상단부에 회전가능하게 구비된 아이들풀리(318)(319)에 안내되어 슬레이브유닛(300)의 내측 하단부에 고정되게 구비된다.

이와 같이 구비되는 제 1,2 와이어 케이블(502)(503)은 슬레이브 집게(325)를 작동시키는 슬레이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317)의 이동거리를 제 1,2 와이어 케이블(502)(503)의 이동거리보다 짧게 1/2로 줄여 제 1,2 와이어 케이블(502)(503)에 작용하는 장력을 반감시킬 수 있게 된다.

게다가, 마스터유닛(100)과 슬레이드유닛(300)은 그 내부에 슬레이브 집게(325)를 회전시키는 구동수단이 구비되고, 이 구동수단은 전술한 승강도르래(118)(317)(313)의 전,후부에 각각 구비된다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 상기한 구동수단은 마스터유닛(100)의 하부에 회전가능하게 구비되는 로울러 체인스프로켓(158)(165)과, 로울러 체인스프로켓(158)(165)의 외주면에 감김되어 구비되는 로울러 체인(506)(506-1)(507)(507-1)과, 로울러 체인(506)(506-1)(507)(507-1)의 양단부가 각각 고정되게 구비되는 한편 마스터유닛(100) 내에 각각 회전 및 이동가능하게 구비되는 제 3 내지 제 6 승강도르래(166)(167)(168)(169)와, 제 3 내지 제 6 승강도르래(166)(167)(168)(169)의 외주면에 각각 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 마스터유닛(100)에 고정되게 구비되고 타단부는 슬레이브유닛(300)으로 인출되어 구비되는 제 3 내지 제 6 와이어 케이블(508)(509)(510)(511)을 각각 더 포함하는 마스터유닛(100)과, 슬레이브유닛(300)의 하부에 회전가능하게 구비되는 로울러 체인스프로켓(358)(365)과, 로울러 체인스프로켓(358)(365)의 외주면에 감김되어 구비되는 로울러 체인(512)(512-1)(513)(513-1)과, 로울러 체인(512)(512-1)(513)(513-1)의 양단부가 각각 고정되게 구비되는 한편 슬레이브유닛(300) 내에 각각 회전 및 이동가능하게 구비되고 그 외주면에는 마스터유닛(100)에서 각각 인출되는 제 3 내지 제 6 와이어 케이블(508)(509)(510)(511)이 각각 감김되어 구비되는 제 7 내지 제 10 승강도르래(366)(367)(368)(369)를 더 포함하는 슬레이브유닛(300)을 포함한다.

그리고, 슬레이브유닛(300)의 제 7 내지 제 10 승강도르래(366)(367)(368)(369)의 외주면에 감김된 제 3 내지 제 6 와이어 케이블(508)(509)(510)(511)은 그 일단부가 슬레이브유닛(300)의 상단부에 회전가능하게 구비된 아이들풀리(370)(371)(374)(375)에 안내되어 슬레이브유닛(300) 내측 하단부에 고정되게 구비된다.

이와 같은 본 발명의 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치의 구성 및 작동관계를 각각 첨부도면에 의거하여 좀 더 상세히 설명한다.

도 1은 원격제어 매니퓰레이터 장치의 마스터유닛과 슬레이브유닛의 관절 로울러 체인 및 와이어 케이블 결선상태의 정면도 및 측면도이다.

즉, 도 1에서는 손잡이(110)를 잡고 원격조종기를 조작하기 위한 마스터유닛(100)의 관절 결선도와, 마스터유닛(100)의 조작과 1:1로 동작하는 슬레이브유닛(300)의 관절 결선도와, 핫셀의 차폐벽에 관통 설치되는 관통튜브(200) 부분의 관통 결선도로서, 로울러 체인과 와이어 케이블의 결선 관계를 나타낸 것으로서, 부트(400)는 슬레이브유닛(300)의 관절 부위의 오염방지를 위하여 부착할 수 있다.

이러한 부트(400)는 통상의 벨로우즈나 자바라 형태로 신축되면서 슬레이브유닛(300)의 관절 부위를 보호한다.

도 2는 마스터유닛의 손잡이와 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 간의 로울러 체인 및 와이어 케이블의 결선도이고, 도 3은 마스터유닛의 손잡이와 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 간의 로울러 체인 및 와이어 케이블의 결선 확대도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)에는 레버(111)가 회전가능하게 결합되어 구비되고, 레버(111)에는 로울러 체인(501)이 고정되며, 로울러 체인(501)은 마스터 관절 중심축(151, 도 7 참조)의 로울러(115, 116)의 안내를 받아 로울러 체인 스프로켓(117)을 거쳐 마스터유닛(100)의 내측 튜브 내에 구비된 제 1 승강도르래(118) 하단에 고정된다.

이러한 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)의 외주면에는 와이어 케이블(502)이 감김되어 구비되고, 제 1 승강드르래(118)에 감김되어 인출되는 와이어 케이블(502-1)은 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(119)(120)를 거치며, 아이들풀리(119)(120)로부터 인출된 와이어 케이블(502-2)은 외측 튜브 하단의 내측 튜브의 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(123)에 고정된다.

또한, 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)에 감겨진 와이어 케이블(502)은 외측 튜브 상단에 구비된 아이들풀리(121)(122)를 거쳐 관통튜브(200)와 마스터유닛(100) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(210)를 지나 관통튜브(200) 반대편의 슬레이브유닛(300) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(230)와 슬레이브유닛(300)의 외측튜브 상부에 구비된 아이들풀리(310)(311)를 지나 내측 튜브 내의 하단부에 구비된 특수한 형태의 제 2 승강도르래(313)의 유성풀리(313-1)를 거치면서 제 2 승강도르래(313)의 외주면에 감김되어 구비된다.

그리고, 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)에서 인출되는 와이어 케이블(502-3)은 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(314)(315)를 거치고, 아이들풀리(314)(315)를 지난 와이어 케이블(502-4)은 중간 튜브 하단의 내측 튜브의 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(316)에 고정된다.

한편, 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313) 하단에는 와이어 케이블(503)이 고정되어 구비되고, 와이어 케이블(503)은 또 다른 제 1 승강도르래(317)를 감고 올라간 와이어 케이블(503-1)이 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(318)(319)를 지나고, 아이들풀리(318)(319)를 지난 와이어 케이블(503-2)은 중간 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(320)에 고정된다.

그리고, 슬레이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317) 하단에는 로울러 체인(505)이 고정되어 구비되고, 로울러 체인(505)은 로울러 체인 스프로켓(321)을 거쳐 슬레이브 관절 중심축(351, 도 9 참조)의 로울러(322)(322-1)의 안내를 받아 형상로드(323)의 한쪽 끝에 나사로 체결되며, 형상로드(323)의 반대편은 부트 커넥터(324)의 안쪽에 연결되고, 부트 콘넥터(324)의 반대쪽에는 슬레이브 집게(325)에 구비되는 레버로드(326)의 한쪽 끝이 연결되어 구비되며, 레버로드(326)의 반대편에는 슬레이브 집게(325)의 작동레버(328)(328-1) 끝단에 구비된 로울러를 지지할 수 있는 홈이 형성된 것으로, 레버로드(326)의 왕복운동에 따라 작동레버(328)(328-1)는 각운동을 하게 된다.

따라서, 마스터유닛(100)의 손잡이(110) 측으로 레버(111)를 움켜지면, 로울러 체인(501)에 연결된 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)는 아래 방향으로 당겨지고, 이에 와이어 케이블(502-1)(502-2)은 유격조정볼트(123)에 고정되어 있으므로 와이어 케이블(502)의 이동거리는 로울러 체인(501)의 이동거리의 2배 거리만큼 아래방향으로 당겨지게 된다.

그리고, 슬래이브유닛(300)에서의 와이어 케이블(502)은 윗쪽 방향으로 당겨져 마스터유닛(100)에서의 와이어 케이블(502)과 똑같은 거리를 이동하게 되고, 와이어 케이블(502-3)(502-4)은 유격조정볼트(316)에 고정되어 있으므로 제 2 승강도르래(313)는 상부 방향으로 와이어 케이블(502)이 이동한 거리의 1/2 거리만큼 이동하게 된다.

또, 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)의 하부에 고정되어 있는 와이어 케이블(503)은 제 1 승강도르래(317)를 감고, 슬레이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317)에서 인출된 반대편의 와이어 케이블(503-1)(503-2)은 유격조정볼트(320)에 고정되어 있으므로 제 1 승강도르래(317)는 와이어 케이블(503)의 이동거리의 1/2 거리만큼 상방향으로 이동하게 됨으로써 제 1 승강도르래(317)의 하부에 고정된 로울러 체인(505) 역시도 같은 거리로 이동하게 된다.

따라서, 슬레이브유닛(300)의 로울러 체인(505)은 마스터유닛(100)의 로울러 체인(501)이 이동한 거리의 1/2 거리만큼 이동하게 되고, 슬레이브유닛(300)의 로울러 체인(505)이 상방향으로 이동되면, 이와 연결된 슬레이브 집게(325)의 레버로드(326)가 연동하여 수평 이동되고, 레버로드(326)에 구속된 슬레이브 집게(325)의 작동레버(328)(328-1)가 그 힌지부를 축으로 회전되면서 각운동을 함으로써 슬레이브 집게(325)의 그립퍼(329)(329-1)이 닫쳐지게 된다.

한편, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)에서 레버(111)를 놓으면, 슬레이브 집게(325)의 레버(328)(328-1)에 구비된 인장스프링(330)에 의하여 슬레이브 집게(325)의 그립퍼(329)(329-1)가 열리면서 와이어 케이블(502)(503), 로울러 체인(501)(505), 승강도르래(118)(313)(317)는 원래의 위치로 되돌아간다.

그리고, 마스터유닛(100)의 레버(111)에는 노브(112)가 나사 체결되어 구비되고, 이 노브(112)의 단부에는 로울러 체인(501)이 고정되어 있어, 노브(112)를 통해 로울러 체인(501)의 길이를 조절함으로써 슬레이브 집게(325)의 그립퍼(329, 329-1) 간의 거리를 조절할 수 있게 된다.

도 4a 및 도 4b는 원격제어 매티플레이터 장치의 손잡이에 구비된 레버와 슬레이브 집게의 레버로드 간의 작동거리와 작동하중의 관계도로서, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)에 구비된 레버(111)를 움켜지면, 로울러 체인(501)에 연결된 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)가 아래 방향으로 당겨져 이동될 때, 와이어 케이블(502-1, 502-2)은 유격조정볼트(123)에 고정되어 있으므로 와이어 케이블(502)의 이동거리는 로울러 체인(501)의 이동거리의 2배 거리만큼 아래 방향으로 당겨져 이동되는 승강도르래의 원리에 의하여, 로울러 체인(501)에 인가된 작동하중은 와이어 케이블(502)과 와이어 케이블(502-1)에 각각 1/2씩 나누어 인가됨으로써 와이어 케이블(502)에 인가되는 장력은 로울러 체인(501)에 인가된 하중의 1/2이 작용하게 되는 한편 와이어 케이블(502)이 이동한 거리는 로울러 체인(501)이 이동한 거리의 2배가 된다.

슬래이브유닛(300)에서의 와이어 케이블(502)은 윗쪽 방향으로 이동하게 되고, 와이어 케이블(502-3)(502-4)은 유격조정볼트(316)에 고정되어 있으므로 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)는 상방향으로 와이어 케이블(502)의 이동거리의 1/2 거리만큼 이동하게 되는 승강도르래의 원리에 의하여, 와이어 케이블(502)에 인가된 작동하중은 와이어 케이블(502-3)과 동일하게 작용함으로써 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)의 하부에 고정된 와이어 케이블(503)에는 와이어 케이블(502)의 2배가 되는 장력이 작용하게 되고, 마스터유닛(100)의 로울러 체인(501)과 동일한 하중이 인가되게 된다.

또한, 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)의 하부에 고정된 와이어 케이블(503)의 반대쪽 와이어 케이블(503-1)(503-2)은 유격조정볼트(320)에 고정되어 있으므로 슬레이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317)는 와이어 케이블(503)의 이동거리의 1/2 거리만큼 상방향으로 이동하게 되는 승강도르래의 원리에 의하여, 와이어 케이블(503)과 와이어 케이블(503-1)은 동일한 장력이 인가됨으로써 로울러 체인(505)에 인가되는 하중은 와이어 케이블(503)의 2배가 된다.

그러므로, 슬레이브유닛(300)의 로울러 체인(505)이 이동한 거리는 마스터유닛(100)의 로울러 체인(501)이 이동한 거리의 1/2이 됨과 동시에 슬레이브유닛(300)의 로울러 체인(505)에 인가되는 하중은 마스터유닛(100)의 로울러 체인(501)에 인가되는 하중의 2배가 된다.

따라서, 결론적으로 마스터유닛(100)의 손잡이(110)에 구비된 레버(111)에 W의 하중이 작용할 경우, 슬레이브 집게(325)의 레버로드(326)에는 2W의 하중이 작용하게 되고, 슬레이브 집게(325)의 레버로드(326)의 작동거리 L3는 마스터유닛(100)에서의 로울러 체인(501)의 작동거리의 1/2이 됨으로써 슬레이브 집게(325)의 작동레버(328)(328-1)의 길이 L2는 손잡이(110)의 레버(111) 길이 L1의 1/2이 된다. 이와 같이 슬레이브 관절의 회전 중심축(351, 도 9 참조)과 슬레이브 집게(325)의 그립퍼(329)(329-1) 간의 거리 L6(도 11 참조)를 종래보다 1/2로 짧게 할 수 있다.

도 5는 마스터유닛의 손잡이와 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 간의 로울러 체인 및 와이어 케이블에 작용하는 장력 및 이동거리 관계도로서, 마스터유닛(100)의 로울러 체인(501)에 인가되는 하중 W1은 승강도르래의 원리에 의하여, 2개의 와이어 케이블(502)(502-1)에 1/2씩 나누어 작용하므로 장력 W2와 장력 W3는 똑같은 장력을 유지하게 된다.

그리고, 슬레이브유닛(300)의 와이어 케이블(502)는 마스터유닛(100)의 와이어 케이블(502)과 같은 것으로서, 똑같이 장력 W2의 장력이 인가되고, 승강도르래의 원리에 의하여 슬레이브유닛(300)의 장력 W2와 장력 W4는 똑같은 장력으로 인가되고, 와이어 케이블(503)의 장력 W5는 와이어 케이블(502)의 장력 W2의 2배가 인가된다.

또한, 승강도르래의 원리에 의하여 와이어 케이블(503)의 장력 W5와 장력 W6은 똑같은 장력으로 인가되므로 로울러 체인(505)의 장력 W7은 와이어 케이블(503)의 장력 W5의 2배로 인가된다.

한편, 마스터유닛(100)의 와이어 케이블(502)이 이동한 거리 L11은 승강도르래의 원리에 의하여, 와이어 케이블(502-1)이 고정되어 있으므로 로울러 체인(501)이 이동한 거리 L10의 2배로 이동하게 되고, 슬레이브유닛(300)의 와이어 케이블(502)은 마스터유닛(100)의 와이어 케이블(502)과 같은 것으로, 똑같은 이동거리 L11만큼 이동하게 되며, 승강도르래의 원리에 의하여 슬레이브유닛(300)의 와이어 케이블(502-3)은 고정되어 있으므로 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)의 이동거리 L12는 와이어 케이블(502)이 움직인 거리 L11의 1/2이 되고, 승강도르래의 원리에 의하여 와이어 케이블(503-1)이 고정되어 있으므로 슬레이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317)의 이동거리 L13은 와이어 케이블(503)의 이동거리 L12의 1/2만큼 이동하게 된다.

도 6a 및 도 6b는 마스터유닛의 관절과 슬레이브유닛의 관절 간의 로울러 체인 및 와이어 케이블의 결선도이고, 도 7a 및 도 7b는 마스터유닛이 관절 로울러 체인 및 와이어 케이블의 결선도이며 도 9a 및 도 9b는 슬레이브유닛의 관절 로울러 체인 및 와이어 케이블의 결선도로서, 마스터유닛(100)의 관절과 슬레이브유닛(300)의 관절은 똑같은 형상, 크기 및 똑같은 기어열로 구성되어 있다.

그리고, 마스터유닛(100)의 베벨 피니언 기어(150)와 슬레이브유닛(300)의 베벨 피니언 기어(350)는 똑같은 각도로 회전할 뿐만 아니라 똑같은 각도로 상하 각운동을 한다.

마스터유닛(100)의 베벨 피니언 기어(150) 좌우에 배치된 기어조합 및 스프로켓은 똑같은 사양으로 구비된 것으로서, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)는 베벨 피니언 기어(150)에 고정되어 있으므로 손잡이(110)가 회전운동(y축 방향으로의 회전방향으로 도 7b에서의 화살표 방향 참조)을 하면, 베벨 피니언 기어(150)와, 이에 치합된 2개의 베벨기어(152)(159)는 서로 반대방향으로 회전을 함으로써 이와 연결되거나 치합된 평기어 조합 및 로울러 체인 스프로켓(158)(165)은 서로 반대방향으로 회전하게 되며, 베벨 피니언 기어(150)가 상하 각운동(도 7b에서의 화살표 방향 참조)을 할 경우는 좌우의 기어조합 및 로울러 체인 스프로켓(158)(165)은 똑같은 각도 똑같은 방향으로 회전 운동을 한다.

이와 같은 구조에 의하여 4가닥의 로울러 체인(506)(506-1)(507)(507-1)(여기서, 로울러 체인은 2가닥이나 설명의 편의를 위하여 하나의 로울러 체인에서 좌,우측을 구별하여 표기한 것이다) 중에서 2가닥의 로울러 체인은 같은 방향, 같은 거리로 이동하며, 나머지 2가닥의 로울러 체인은 반대 방향, 같은 거리로 이동하는 구조이다. 즉, 2가닥의 로울러 체인이 하중을 받는다면, 나머지 2가닥은 이완측이 되는 것이다.

마스터유닛(100)의 관절에 구비된 기어조합의 관계를 설명하면, 베벨 피니언 기어(150)는 그 일측편에 베벨기어(152)가 치합되고, 베벨기어(152)는 평기어(153)와 고정되며, 평기어(153)는 다른 평기어(154)와 치합되고, 평기어(154)와 또 다른 평기어(155)는 고정되어 있으며, 평기어(155)는 다른 평기어(156)와 치합되고, 평기어(156)는 또 다른 평기어(157)와 치합되며, 평기어(157)는 로울러 체인 스프로켓(158)과 고정된다.

한편, 베벨 피니언 기어(150)는 그 타측편에 또 다른 베벨기어(159)가 치합되고, 베벨기어(159)는 평기어(160)와 고정되며, 평기어(160)는 다른 평기어(161)와 치합되고, 평기어(161)와 또 다른 평기어(162)는 고정되어 있으며, 평기어(162)는 다른 평기어(163)와 치합되고, 평기어(163)는 또 다른 평기어(164)와 치합되며, 평기어(164)는 또 다른 로울러 체인 스프로켓(165)과 고정되는 구조로서, 증속 기어열로 구비됨으로써 와이어 케이블에 인가되는 장력이 줄어드는 효과가 있어 동력전달매체에 작용하는 장력을 줄이기 위한 것이다.

로울러 체인(506)(506-1)(507)(507-1)의 상단부에는 4개의 승강도르래(166)(167)(168)(169)가 각각 고정되어 구비된다.

로울러 체인(506)에 고정 핀으로 연결된 마스터유닛(100)의 제 2 승강도르래(166)에 감겨진 와이어 케이블(508-1)은 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(174)(175)를 거친 와이어 케이블(508-2)은 외측 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(186)에 고정된다.

와이어 케이블(508)은 외측 튜브 상부의 아이들풀리(176)(177)을 거쳐 관통튜브(200)와 마스터유닛(100) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(212)를 지나 관통튜브(200) 반대편의 슬레이브유닛(300) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(232)와 슬레이브유닛(300)의 외측튜브 상부에 구비된 아이들풀리(376)(377)를 지나 슬레이브유닛(300)의 제 3 승강도르래(366)에 감김된다.

슬레이브유닛(300)의 제 3 승강도르래(366)에서 인출된 와이어 케이블(508-3)은 내측 튜브 상부의 아이들풀리(374)(375)를 거친 와이어 케이블(508-4)은 중간 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(386)에 고정되고, 제 3 승강도르래(366)의 하부에는 로울러 체인(512)이 고정 핀으로 연결되어 구비된다.

한편, 로울러 체인(506-1)에 고정 핀으로 연결된 마스터유닛(100)의 제 3 승강도르래(167)에 감겨진 와이어 케이블(510-1)은 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(170)(171)를 거친 와이어 케이블(510-2)은 외측 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(188)에 고정된다.

와이어 케이블(510)은 외측 튜브 상부의 아이들풀리(172)(173)을 거쳐 관통튜브(200)와 마스터유닛(100) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(211)를 지나 관통튜브(200) 반대편의 슬레이브유닛(300) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(231)와 슬레이브유닛(300)의 외측튜브 상부에 구비된 아이들풀리(372)(373)를 지나 슬레이브유닛(300)의 제 4 승강도르래(367)에 감김된다.

그리고, 슬레이브유닛(300)의 제 4 승강도르래(367)에서 인출된 와이어 케이블(510-3)은 내측 튜브 상부의 아이들풀리(370)(371)를 거쳐 중간 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(388)에 고정되고, 제 4 승강도르래(367)의 하단에는 로울러 체인(512-1)가 고정 핀으로 연결되어 구비된다.

로울러 체인(507)에 고정 핀으로 연결된 마스터유닛(100)의 제 4 승강도르래(168)에 감겨진 와이어 케이블(509-1)은 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(182)(183)를 거치고, 와이어 케이블(509-2)은 외측 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(187)에 고정된다.

와이어 케이블(509)은 외측 튜브 상부의 아이들풀리(184)(185)을 거쳐 관통튜브(200)와 마스터유닛(100) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(214)를 지나 관통튜브(200) 반대편의 슬레이브유닛(300) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(234)와 슬레이브유닛(300)의 외측튜브 상부에 구비된 아이들풀리(384)(385)를 지나 슬레이브유닛(300)의 제 5 승강도르래(368)에 감김된다.

슬레이브유닛(300)의 제 5 승강도르래(368)에서 인출된 와이어 케이블(509-3)은 내측 튜브 상부의 아이들풀리(382)(383)를 거치고, 와이어 케이블(509-4)은 중간 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(387)에 고정되고, 제 5 승강도르래(368)의 하단에는 로울러 체인(513)가 고정 핀으로 연결되어 구비된다.

로울러 체인(507-1)에 고정 핀으로 연결된 마스터유닛(100)의 제 5 승강도르래(169)에 감겨진 와이어 케이블(511-1)은 내측 튜브 상부에 구비된 아이들풀리(178)(179)를 거치고, 와이어 케이블(511-2)은 외측 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(189)에 고정된다.

와이어 케이블(511)은 외측 튜브 상부의 아이들풀리(180)(181)를 거쳐 관통튜브(200)와 마스터유닛(100) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(213)를 지나 관통튜브(200) 반대편의 슬레이브유닛(300) 간의 힌지부에 위치한 아이들풀리(233)와 슬레이브유닛(300)의 외측튜브 상부에 구비된 아이들풀리(380)(381)를 지나 슬레이브유닛(300)의 제 6 승강도르래(369)에 감김된다.

슬레이브유닛(300)의 제 6 승강도르래(369)에서 인출된 와이어 케이블(511-3)은 내측 튜브 상부의 아이들풀리(378)(379)를 거치고, 와이어 케이블(511-4)은 중간 튜브 하단의 내측 튜브 회전 드럼에 구비된 와이어 케이블 고정 및 유격조절용 볼트(389)에 고정되며, 제 6 승강도르래(369)의 하단에는 로울러 체인(513-1)가 고정 핀으로 연결되어 구비된다.

그리고, 슬레이브유닛(300)의 관절에 구비된 기어조합의 관계를 설명하면, 베벨 피니언 기어(350)는 그 일측편에 베벨기어(352)가 치합되고, 베벨기어(352)는 평기어(353)와 고정되며, 평기어(353)는 다른 평기어(354)와 치합되고, 평기어(354)와 또 다른 평기어(355)는 고정되어 있으며, 평기어(355)는 다른 평기어(356)과 치합되고, 평기어(356)은 또 다른 평기어(357)와 치합되며, 평기어(357)는 로울러 체인 스프로켓(358)과 고정된다.

한편, 베벨 피니언 기어(350)는 그 타측편에 또 다른 베벨기어(359)가 치합되고, 베벨기어(359)는 평기어(360)와 고정되며, 평기어(360)는 다른 평기어(361)와 치합되고, 평기어(361)와 또 다른 평기어(362)는 고정되어 있으며, 평기어(362)는 다른 평기어(363)과 치합되고, 평기어(363)은 또 다른 평기어(364)와 치합되며, 평기어(364)는 또 다른 로울러 체인 스프로켓(365)과 고정되는 구조로 구성된다.

도 8은 마스터유닛의 내측 튜브 내의 와이어 케이블 승강도르래와, 로울러 및 유격조절용 볼트의 배치관계를 보인 도면으로서, 마스터유닛(100)의 제 1 승강도르래(118)가 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(119)(120)를 배치하고, 아이들풀리(120)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(123)의 탭을 형성한다.

그리고, 마스터유닛(100)의 제 2 승강도르래(166)가 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(174)(175)를 배치하고, 아이들풀리(175)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(186)의 탭을 형성한다.

이와 동일한 방법으로 마스터유닛(100)의 제 3 승강도르래(167)가 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(170)(171)를 배치하고, 아이들풀리(171)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(188)의 탭을 형성하며, 마스터유닛(100)의 제 4 승강도르래(168) 역시도 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(182)(183)를 배치하고, 아이들풀리(183)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(187)의 탭을 형성하며, 마스터유닛(100)의 제 5 승강도르래(169) 또한 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(178)(179)를 배치하고, 아이들풀리(179)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(189)의 탭을 형성하여 배치한 것이다.

도 10은 슬레이브유닛의 내측 튜브 내의 와이어 케이블 승강도르래와, 로울러 및 유격조절용 볼트의 배치관계를 보인 도면으로서, 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)가 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(314)(315)를 배치하고, 아이들풀리(315)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(316)의 탭을 형성하며, 슬레이브유닛(300)의 제 1 승강도르래(317)가 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(319)(318)를 배치하고, 아이들풀리(318)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(323)의 탭을 형성하며, 슬레이브유닛(300)의 제 3 내지 제 6 승강도르래(366)(367)(368)(369)가 일정한 위치에서 상하 운동이 가능하도록 아이들풀리(374)(375)(370)(371)(382)(383)(378)(379)를 배치하고, 아이들풀리(375)의 피치원 상에 유격조절용 볼트(386)(388)(387)(389)의 탭을 형성하여 배치한 것이다.

도 11은 마스터유닛의 손잡이와 슬레이브유닛의 슬레이브 집게 간의 작동거리와 작동하중의 관계를 보인 도면으로서, 전술한 바와 같이 마스터유닛(100)의 손잡이(110)를 잡고 레버(111)를 당기면(움켜쥐면), 슬레이브유닛(300)의 슬레이브 집게(325)의 그립퍼(329)(329-1)는 안쪽으로 오므라들면서 핫셀 내의 핵물질을 집을 수 있다.

그리고, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면, 슬레이브유닛(300)의 슬레이브 집게(325) 역시도 똑같은 방향, 똑같은 회전각으로 회전하게 된다.

즉, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)가 도 7b에서 y축 방향의 화살표와 같이, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 시는 이에 고정된 베벨 피니언 기어(150)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되는 것이며, 베벨 피니언 기어(150)의 시계방향 또는 반시계방향 회전 시는 이에 치합된 양측의 베벨기어(152)(159)가 서로 반대방향으로 회전되고, 이에 치합된 각 기어열이 서로 반대로 연동되면서 로울러 체인스프로켓(158)(165)을 서로 반대방향으로 회전시키게 된다. 이의 구동력을 각 와이어 케이블을 통해 슬레이브유닛(300)으로 전달되어 슬레이브유닛(300)의 로울러 체인스프로켓(358)(365)이 서로 반대로 회전되면서 이에 치합된 각 기어열을 통해 베벨 피니언 기어(350)와 치합된 양측의 베벨기어(352)(359)가 서로 반대방향으로 회전되면서 베벨 피니언 기어(350)를 회전시키게 된다. 따라서, 베벨 피니언 기어(350)의 회전에 의해 슬레이브 집게(325)는 마스터유닛(100)의 손잡이(110)와 똑같이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전된다.

또한, 마스터유닛(100)의 손잡이(110)를 상하 방향으로 각운동 즉 도 7b에서 하부의 화살표 방향과 같이 각운동시키면, 베벨 피니언 기어(150)가 손잡이(110)와 같이 일체로 각운동하면서 그 양측에 치합된 베벨기어(152)(159) 상을 이동하게 된다. 그러면, 베벨 피니언 기어(150)의 각운동에 의해 상대적인 양 베벨기어(152)(159)는 동일한 방향으로 회전되고, 이에 고정된 평기어(153)(160) 역시도 베벨기어(152)(159)와 동일한 방향으로 회전되며, 이와 같은 평기어(153)(160)의 회전에 의해 이에 치합된 평기어들(154,155,156,157)(161,162,163,164)의 증속 기어열과, 로울러 체인 스프로켓(158)(165)의 회전에 의해 마스터유닛(100)의 제 3,5 승강도르래(167)(169)는 하강되고, 제 2,4 승강도르래(166)(168)은 상승된다.

그리고, 상기와 같이 작동되는 마스터유닛(100)에 대응한 슬레이브유닛(300)에서는 제 4,6 승강도르래(367)(369)는 상승되고, 제 3,5 승강도르래(366)(368)은 하강되며, 이러한 슬레이브유닛(300)의 승강도르래(366)(367)(368)(369)의 작동에 의해 로울러 체인 스프로켓(358)(365)과, 평기어들(353,354,355,356,357)(360,361,362,363,364)과, 베벨 피니언 기어(350)가 연동되면서 슬레이브 집게(325)가 마스터유닛(100)의 손잡이(110)와 똑같은 방향과 똑같은 회전각으로 각운동을 하게 된다. 그리고, 상기와 같은 작동 중 2가지 작동을 병행할 경우도 똑같이 작동된다.

한편, 슬레이브유닛(300)의 관절 중심축(351, 도 9 참조)에 작용하는 모멘트는 슬레이브유닛(300)의 슬레이브 집게(325)의 그립퍼(329)(329-1)에 작용하는 하중 P2와, 관절의 중심축(351)에서 그립퍼(329)(329-1)까지 거리 L6의 곱이므로 그립퍼(329)(329-1)에 작용하는 하중 P2가 똑같을 경우, 관절의 중심축(351)에서 그립퍼(329)(329-1)까지의 거리 L6가 짧을수록 관절의 중심축(351)에 작용하는 모멘트는 작아지게 된다.

상기와 같은 조건을 만족하기 위해서는, 형상로드(레버로디)(323)의 행정을 짧게해야 하는 조건을 만족해야 하고, 이를 위한 방안으로 본 발명에서는 슬레이브유닛(300)에서 유성풀리(313-1)를 갖는 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)를 구비한 것이다.

따라서, 슬레이브유닛(300)의 제 2 승강도르래(313)와 유성풀리(313-1)에 의해 와이어 케이블(508)(509)(510)(511)에 인가되는 장력은 줄어들게 되므로 마스터유닛(100)의 관절 중심축(151)에서 손잡이(110)까지의 거리 L5는 일정하므로 손잡이(110)를 들어올리는 힘 P1은 작게 작용하게 됨으로써 와이어 케이블의 기본 하중을 좀 더 낮출 수 있게 되므로 원격제어 매니퓰레이터 장치가 한층 더 가벼워지고, 수명이 길어지며, 유지보수 비용을 절감시킬 수 있으므로 원격제어 매니퓰레이터 장치의 효율성을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 마스터유닛 118,166∼169 : 승강도르래
200 : 관통유닛 300 : 슬레이브유닛
313,317,366∼369 : 승강도르래

Claims (6)

1. 마스터유닛과 슬레이브유닛을 연결하여 동력을 전달하는 와이어 케이블을 포함하는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치에 있어서,
   마스터유닛은, 그 일단부에 회전가능하게 구비되는 손잡이;
   손잡이에 회전가능하게 결합되어 구비되는 레버;
   마스터유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 레버와 로울러 체인으로 연결되어, 레버의 회전시 로울러 체인에 의해 당겨지거나 밀려 이동되는 제 1 승강도르래;
   마스터유닛의 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 슬레이브유닛으로 인출되어 구비되는 제 1 와이어 케이블;을 포함하고,
   슬레이브유닛은, 그 일단부에 회전가능하게 구비되는 슬레이브 집게;
   슬레이브유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 슬레이브 집게와 로울러 체인으로 연결되어, 슬레이브 집게의 그립작동을 가능케 하는 제 1 승강도르래;
   슬레이브유닛의 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되는 제 2 와이어 케이블;
   슬레이브유닛에 이동가능하게 구비되는 한편 제 2 와이어 케이블의 일단부가 그 일측에 고정되고 그 외주면에는 제 1 와이어 케이블이 감김되어 구비되는 제 2 승강도르래;를 포함하되,
   슬레이브유닛의 상기 제 2 승강도르래에는 이보다 작은 직경으로 구비되어 제 1 와이어 케이블이 외접하는 유성풀리가 더 포함되는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   제 1 와이어 케이블은 그 일단부가 마스터유닛의 제 1 승강도르래에 감김된 후 마스터유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 마스터유닛에 고정되고, 타단부는 슬레이브유닛의 제 2 승강도르래에 감김된 후 슬레이브유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 슬레이브유닛에 고정되게 구비되는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   제 2 와이어 케이블은 그 일단부가 슬레이브유닛의 상기 제 1 승강도르래에 감김되어 구비되고, 타단부는 제 1 승강도르래에 감김된 후 슬레이브유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 슬레이브유닛에 고정되게 구비되는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   마스터유닛은, 그 하부에 회전가능하게 구비되는 로울러 체인스프로켓;
   로울러 체인스프로켓에 감김되어 구비되는 로울러 체인;
   로울러 체인의 양단부가 각각 고정되게 구비되는 한편 마스터유닛에 각각 회전 및 이동가능하게 구비되는 제 3 내지 제 6 승강도르래;
   제 3 내지 제 6 승강도르래에 각각 감김되어 구비되는 한편 그 일단부는 마스터유닛에 고정되게 구비되고 타단부는 슬레이브유닛으로 인출되어 구비되는 제 3 내지 제 6 와이어 케이블;을 더 포함하고,
   슬레이브유닛은, 그 하부에 회전가능하게 구비되는 로울러 체인스프로켓;
   로울러 체인스프로켓에 감김되어 구비되는 로울러 체인;
   로울러 체인의 양단부가 각각 고정되게 구비되는 한편 슬레이브유닛에 각각 회전 및 이동가능하게 구비되고 그 외주면에는 마스터유닛에서 인출된 제 3 내지 제 6 와이어 케이블이 각각 감김되어 구비되는 제 7 내지 제 10 승강도르래;를 더 포함하는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   제 7 내지 제 10 승강도르래에 감김된 제 3 내지 제 6 와이어 케이블은 그 일단부가 슬레이브유닛에 회전가능하게 구비된 아이들풀리에 안내되어 슬레이브유닛에 고정되게 구비되는 원격제어 매니퓰레이터 장치의 와이어 케이블 장력 저감장치.

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