KR101849186B1 - 마그네틱 롤러 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동형 로봇에 편리하게 장착할 수 있으며, 조향 기능을 수용 가능하고, 구조가 간단하여 유지보수 역시 편리한 마그네틱 롤러 구동 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이동형 로봇에 장착되어 구동부 역할을 하는 마그네틱 롤러 구동 장치에 있어서, 이동형 로봇 몸체에 결합하는 베이스; 상기 베이스 상단에 구동축이 상기 베이스 길이방향으로 배치되도록 수직으로 결합하는 구동모터; 상기 베이스에 수평으로 회전결합하는 상단회전축; 상기 상단회전축에 대하여 하방향으로 일정거리 이격되어 상기 베이스에 회전결합하는 하단회전축; 상기 베이스에 부착되어 상기 하단회전축의 일단에 연결되어 상기 하단회전축을 구동하는 회전액추에이터; 상기 하단회전축의 외면에 고정되는 마그넷셋; 내부에 형성된 공간에 상기 마그넷셋을 수용하며, 상기 하단회전축에 회전결합하고 측면에 형성된 휠기어를 포함하는 휠셋; 및 상기 구동모터의 구동력을 상기 휠셋으로 전달하는 기어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네틱 롤러 구동 장치{Magnetic roller drive device}

본 발명은 마그네틱 롤러 구동 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 일체형으로 구성되는 마그네틱 롤러 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용에 적용되고 있는 이동용 로봇은 별도의 구동부를 포함하고 있으며, 상기 구동부의 조절에 의하여 로봇의 위치를 제어한다.

특히 철판 또는 파이프 등과 같은 작업 환경하에서는 철판 및 파이프에 부착되어 이동하는 로봇 시스템이 제안되어 사용되고 있다.

대표적으로 파이프 절단 로봇 시스템을 들 수 있으며, 상기 로봇 시스템은 소형으로 제작하여 파이프 외면을 따라 이동하면서, 파이프를 절단하는 구성으로, 로봇의 이동과 절단 동작을 동시에 수행하여 대형의 파이프도 절단할 수 있는 장점을 제공한다.

예를 들면, 등록특허 제1455854호에는 파이프의 외면에 부착되어 파이프의 원주 방향으로 이동하여 파이프를 절단하는 파이프 절단기에 있어서, 내부에 공간이 형성되고, 하단에는 구동용 모터를 포함하는 몸체; 내부에 자석을 포함하고, 상기 몸체를 상기 파이프 외면에 부착시키고, 상기 구동용 모터에 의하여 상기 몸체를 파이프 원주 방향으로 이동시키는 복수의 회전롤; 상기 파이프의 길이 방향으로 배치되며, 길이가 조절되며, 상기 몸체에 부착되는 암; 상기 암의 끝단에 부착되어 상기 파이프를 절단하는 토오치; 상기 암이 설치된 반대 위치의 몸체에 설치되어 몸체와 파이프 표면의 높이를 감지하는 센서 수단; 및 상기 센서 수단의 출력을 이용하여 몸체와 상기 파이프 중심축과의 어긋난 각도를 산정하여 산정된 각도를 기초로 암의 길이를 보정하는 제어장치를 포함하는 구성이 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제1420807호에는 파이프 절단 장치에 부착되어 파이프와 파이프 절단 장치의 접촉력을 증가시키는 파이프 절단 장치의 구동 안정 장치에 있어서, 상기 구동 안정 장치는 프레임과 파이프에 부착 회전하는 마그넷 롤러를 포함하며, 상기 마그넷 롤러는 파이프 절단 장치에 부착된 롤러와 동일한 직경이며, 상기 롤러와 연결수단에 의하여 동일하게 회전하는 것을 특징으로 하는 구성이 개시되어 있다.

상기한 바와 같이, 파이프 절단 로봇은 파이프에 몸체를 부착시키고, 이동하는 마그네틱 롤러를 구비하고 있으며, 상기 마그네틱 롤러는 별도의 단일 구동원에 의하여 동작하며, 상기 구동원은 제어장치에 의하여 제어된다.

이때 상기 마그네틱 롤러는 단일 구동원과 일정 거리 이격되어 설치되어, 상기 구동원과 마그네틱 롤러는 체인 등과 같은 전동장치를 통하여 동력이 전달되는 형태로 구현되어, 구조가 복잡하고, 또한 롤러 고장에 따라 교체 시 교체가 복잡하며, 조향 기능을 수용하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 이동형 로봇에 편리하게 장착할 수 있으며, 조향 기능을 수용 가능하고, 구조가 간단하여 유지보수 역시 편리한 마그네틱 롤러 구동 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이동형 로봇에 장착되어 구동부 역할을 하는 마그네틱 롤러 구동 장치에 있어서, 이동형 로봇 몸체에 결합하는 베이스; 상기 베이스 상단에 구동축이 상기 베이스 길이방향으로 배치되도록 수직으로 결합하는 구동모터; 상기 베이스에 수평으로 회전결합하는 상단회전축; 상기 상단회전축에 대하여 하방향으로 일정거리 이격되어 상기 베이스에 회전결합하는 하단회전축; 상기 베이스에 부착되어 상기 하단회전축의 일단에 연결되어 상기 하단회전축을 구동하는 회전액추에이터; 상기 하단회전축의 외면에 고정되는 마그넷셋; 내부에 형성된 공간에 상기 마그넷셋을 수용하며, 상기 하단회전축에 회전결합하고 측면에 형성된 휠기어를 포함하는 휠셋; 및 상기 구동모터의 구동력을 상기 휠셋으로 전달하는 기어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기어모듈은: 상기 구동모터 구동축에 의하여 회전하는 구동베벨기어; 상기 구동베벨기어와 치합하여 상기 상단회전축에 동력을 전달하는 종동베벨기어; 및 상기 상단회전축에 결합하고 상기 휠셋에 형성된 휠기어와 치합하는 종동스퍼어기어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 휠셋은 상기 하단회전축에 회전결합하며, 상기 마그넷셋을 수용하는 원통형상의 원통휠을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 휠셋은 상기 하단회전축에 회전결합하고, 상기 원통휠과 결합하는 측면고정판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 베이스는 원통형상의 상단베이스와 평판이 결합된 형태의 하단베이스를 포함하여 구성되며, 상기 상단베이스가 상기 이동형 로봇 몸체에 회전결합하고, 상기 상단베이스에 조향을 위한 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 종동스퍼어기어의 외경은 상기 원통휠의 외경보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마그네틱 롤러 구동 장치는 수직으로 배치되는 구동모터와 상기 구동모터와 연결되는 기어 모듈과 상기 기어 모듈과 치합하는 휠셋을 포함하여 구성되며, 또한 로봇 몸체에 회전결합하는 것을 특징으로 하여, 조향 기능을 수용할 수 있으며, 구동원과 휠셋이 기어 모듈에 의하여 직결 연결되어 구조가 간단하며, 교체 시에는 전체 모듈을 바로 교체할 수 있어, 유지 보수가 매우 편리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 마그네틱 롤러 구동 장치의 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 베이스의 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 하단 베이스에 결합하는 부재들의 구성이며,
도 4는 도 1에 도시된 휠셋의 구성도이며,
도 5는 도 1에 도시된 기어모듈의 구성도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 마그네틱 롤러 구동 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 이동형 로봇 몸체(1)에 회전 결합하는 베이스(10), 상기 베이스(10) 상단에 구동축이 수직 방향으로 배치되는 구동모터(20), 상기 베이스(10) 하단에 수평으로 결합하여 회전하는 상단회전축(30), 상기 상단회전축(30)과 동일한 방향으로 일정거리 이격되어 상기 베이스(10)에 결합하는 하단회전축(40), 상기 하단회전축(40) 외면에 부착되는 마그넷셋(50), 상기 하단회전축(40)을 회전시키는 회전액추에이터(60), 상기 하단회전축(40) 외면에 회전 결합하는 휠셋(70) 및 상기 구동모터(20)의 회전축의 회전을 상기 휠셋(70)으로 전달하여 횔셋(70)을 회전하도록 하는 기어모듈(80)을 포함하여 구성된다.

먼저 상기 베이스(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형상의 상단베이스(11)와 평판이 결합된 하단베이스(15)를 포함하여 구성되며, 상기 상단베이스(11)가 이동형 로봇 몸체(1)에 베어링을 매개로 결합한다.

또한 상기 상단베이스(11) 외면에는 조향을 위한 풀리(12)가 결합하며, 상기 풀리(12)는 조향부와 벨트 결합하여 조향부의 동작에 의하여 상기 베이스(10)를 회전하는 역할을 한다.

또한 상기 상단베이스(11)의 끝단에는 플랜지부(13)가 형성되어 있으며, 상기 플랜지부(13)에 구동모터(20)가 결합하며, 상기 상단베이스(11)의 중공부에 구동모터(20)의 구동축(21)이 위치하며, 상기 구동축(21)은 상기 중공부에 안착된 연결축(22)과 결합한다.

상기 연결축(22)의 구동축(21)은 길이를 연장하는 역할을 하는 것으로, 구동축(21) 자체가 길게 형성되어 있는 경우, 생략 가능하다.

상기 하단베이스(15)는 2개의 측면평판(17)과 하나의 하단평판(16)을 포함하여 구성되며, 상기 측면평판(17) 사이에 상단회전축(30), 하단회전축(40), 마그넷셋(50), 휠셋(70) 및 기어모듈(80)이 위치한다.

한편, 상기 상단회전축(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 하단베이스(15)의 측면평판(17)에 베어링을 매개로 양단이 결합하여, 자유롭게 회전한다.

그리고 상기 하단회전축(40) 역시 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 측면평판(17)에 베어링을 매개로 결합하며, 일끝단은 회전액추에이터(60)와 결합한다.

따라서 상기 하단회전축(40)은 상기 회전액추에이터(60)의 동작에 따라 회전하나, 상기 회전은 상기 회전액추에이터(60)의 회전범위에 의하여 범위가 결정된다. 본 발명에 따른 상기 회전액추에이터(60)는 180범위에서 회전 구동하도록 설정한다.

그리고 상기 하단회전축(40)의 중앙부 외면에는 마그넷셋(50)이 위치하며, 바닥과 분리를 위해서는 상단에 위치하고, 바닥과 부착을 위해서는 하단에 위치하도록 상기 회전액추에이터(60)에 의하여 위치가 조절된다.

즉, 고정을 위해서는 상기 마그넷셋(50)이 하단에 위치하도록 상기 회전액추에이터(60)를 구동하고, 이동 시에는 반대로 마그넷셋(50)이 상단에 위치하도록 구동한다.

한편, 상기 휠셋(70)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하단회전축(40) 외면과 회전 결합한다.

상기 휠셋(70)은 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간을 통하여 상기 마그넷셋(50)이 수용되는 원통휠(71)과 상기 원통휠(71)의 강성을 증가시키기 위하여 우측면에 결합하고, 상기 하단회전축(40)에 회전결합하는 측면고정판(72), 그리고 원통횔(71) 좌측에서 결합하며, 상기 하단회전축(40)에 회전결합하는 휠기어(73)를 포함하여 구성된다.

이때 상기 원통휠(71)의 강성이 충분한 경우 상기 측면고정판(72)은 생략 가능하고, 상기 측면고정판(72)과 휠기어(73)는 원통휠(72)의 직경보다 작은 크기로 설정하여 지면과의 간섭을 방지하도록 구성한다.

모든 휠셋(70)의 부재들은 상기 하단회전축(40)과 회전결합 시 베어링을 매개로 결합하여 회전 마찰을 최소화하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 기어모듈(80)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동모터(20)의 구동축(21)의 회전을 상기 원통휠(71)로 전달하기 위한 구성으로, 열결축(22) 끝단에 결합하는 구동베벨기어(81), 상기 상단회전축(30)과 결합하고, 상기 구동베벨기어(81)와 치합하는 종동베벨기어(82), 상기 상단회전축(30)에 결합하고 휠기어(73)와 치합하는 종동스퍼어기어(83)를 포함하여 구성된다.

따라서 구동모터(20)에 의하여 발생하는 구동력은 구동축(21), 연결축(21), 구동베벨기어(81), 종동베벨기어(82), 상단회전축(30), 종동스퍼어기어(83), 휠기어(73) 및 원통휠(71) 순으로 전달된다.

즉, 상기 구동모터(20)의 회전을 조절하면, 상기 원통휠(71)의 회전에 조절되어 최종적으로 이동형 로봇의 이동 거리가 조절된다.

상기 구성은 구동부와 휠이 하나의 모듈로 구성되어 장착이 편리하고, 보수 시에도 하나의 모듈을 교체하는 것만으로 수리가 완료되므로, 유지보수가 매우 편리한 효과를 제공한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 로봇 몸체 10: 베이스
11: 상단베이스 12: 풀리
13: 플랜지부 15: 하단베이스
16: 하단평판 17: 측면평판
20: 구동모터 21: 구동축
22: 연결축 30: 상단회전축
40: 하단회전축 50: 마그넷셋
70: 휠셋 71: 원통휠
72: 측면고정판 73: 휠기어
80: 기어모듈 81: 구동베벨기어
82: 종동베벨기어 83: 종동스퍼어기어
100: 마그네틱 구동 롤러 장치

Claims (6)

1. 이동형 로봇에 장착되어 구동부 역할을 하는 마그네틱 롤러 구동 장치에 있어서,
   이동형 로봇 몸체에 결합하는 베이스;
   상기 베이스 상단에 구동축이 상기 베이스 길이방향으로 배치되도록 수직으로 결합하는 구동모터;
   상기 베이스에 수평으로 회전결합하는 상단회전축;
   상기 상단회전축에 대하여 하방향으로 일정거리 이격되어 상기 베이스에 회전결합하는 하단회전축;
   상기 베이스에 부착되어 상기 하단회전축의 일단에 연결되어 상기 하단회전축을 구동하는 회전액추에이터;
   상기 하단회전축의 외면에 고정되는 마그넷셋;
   내부에 형성된 공간에 상기 마그넷셋을 수용하며, 상기 하단회전축에 회전결합하고, 측면에 형성되며 상기 하단회전축과 베어링을 매개로 회전결합하는 휠기어를 포함하는 휠셋; 및
   상기 구동모터의 구동력을 상기 휠셋으로 전달하는 기어모듈;을 포함하되,
   상기 기어모듈은:
   상기 구동모터 구동축에 의하여 회전하는 구동베벨기어;
   상기 구동베벨기어와 치합하여 상기 상단회전축에 동력을 전달하는 종동베벨기어; 및
   상기 상단회전축에 결합하고 상기 휠셋에 형성된 휠기어와 치합하는 종동스퍼어기어;를 포함하며,
   상기 휠셋은 상기 하단회전축에 회전결합하며, 상기 마그넷셋을 수용하는 원통형상의 원통휠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 롤러 구동 장치.
   
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3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 휠셋은 상기 하단회전축에 회전결합하고, 상기 원통휠과 결합하는 측면고정판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 롤러 구동 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스는 원통형상의 상단베이스와 평판이 결합된 형태의 하단베이스를 포함하여 구성되며, 상기 상단베이스가 상기 이동형 로봇 몸체에 회전결합하고, 상기 상단베이스에 조향을 위한 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 롤러 구동 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 종동스퍼어기어의 외경은 상기 원통휠의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 마그네틱 롤러 구동 장치.
   

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