KR101881073B1 - 주행대차 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 등을 탑재하여 가이드레일을 따라 직선 왕복 이동하는 주행대차 시스템에 관한 것으로서, 탑재물이 안착되는 대차부(120); 대차부(120)의 복수개소에 설치된 롤러부(110); 및 롤러부(110)의 주행을 가이드하는 가이드레일(130)을 포함하며, 각 롤러부(110)는 대차부(120)를 하중 방향인 제1방향(A)에 대해 지지하는 제1롤러(111)와, 대차부(120)를 하중 방향과 반대방향인 제2방향(B) 및 제1롤러(111)의 축방향인 제3방향(C)에 대해 지지하는 제2롤러(112)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주행대차 시스템{Linear track system}

본 발명은 로봇 등을 탑재하여 가이드레일을 따라 직선 왕복 이동하는 주행대차 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행을 위한 롤러와 가이드레일의 구조가 개선된 주행대차 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주행대차 시스템은 자동화 공정에서 로봇을 탑재하여 설정된 구간을 왕복이동하며 해당 로봇을 원하는 위치로 이송시켜주는 장치로서, 통상 로봇과 같은 이송 대상체가 탑재되는 주행대차와, 이 주행대차의 롤러가 달리도록 마련된 가이드레일 등을 구비하고 있다. 이와 관련된 선행기술이 특허등록번호 10-0961692호에 무인이동대차란 명칭으로 개시되어 있다.

그런데, 이러한 주행대차가 가이드레일을 따라 달리다보면 상하좌우 방향으로 진동이 생길 수 있어서, 자칫하면 주행대차에 탑재된 로봇이 진동 때문에 움직여서 원하는 위치에 정확히 이송하지 못하게 되거나, 아예 심할 경우 로봇이 넘어지는 일까지 벌어질 수도 있다.

따라서 이를 막기 위해 종래에는 주행대차의 하중을 지탱하는 하부롤러와, 하중의 반대방향인 상방향에서 주행대차의 움직임을 지탱하는 상부롤러 및 좌우방향의 움직임을 지탱하는 측부롤러 등, 적어도 3개 이상의 롤러들을 가이드레일과 연결되는 곳마다 배치하여 진동을 억제하는 구조를 사용해 오고 있다.

그러나 이렇게 되면 롤러의 개수가 과다하게 많아지게 되고, 각 롤러의 회전과 주행을 지지하기 위한 부품들도 그만큼 늘어나야 하기 때문에, 장치의 구조가 복잡해지고 가격 경쟁력이 떨어지며 정비하기도 힘든 단점이 따르게 된다. 따라서, 주행대차의 이동을 안정적으로 지지하면서도 구조를 간소화할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 요구를 충족하기 위하여 창출된 것으로서, 주행대차의 상하좌우 방향 진동을 최소한의 롤러를 가지고 효율적으로 억제해줄 수 있도록 개선된 주행대차 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 가이드레일과 롤러 간의 유격을 보상해줄 수 있는 수단을 구비하여 진동을 더 억제할 수 있는 주행대차 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주행대차 시스템은, 탑재물이 안착되는 대차부(120), 상기 대차부(120)의 복수개소에 설치된 롤러부(110) 및 상기 롤러부(110)의 주행을 가이드하는 가이드레일(130)을 포함하는 주행대차 시스템이 있어서, 상기 가이드레일(130)은, 상호 이격된 것으로서 바닥이 수평면으로 이루어진 한쌍의 하부레일(131)과, 상기 하부레일(131) 각각의 상부측에 상호 마주보는 방향으로 대칭되게 위치되는 경사부레일(133)과, 상기 하부레일(131)과 경사부레일(133) 각각을 연결하는 측부레일(132)을 포함하고; 상기 롤러부(110)는, 상기 대차부(120)를 하중 방향인 제1방향(A)으로 상기 하부레일(131)에 지지되는 원통형의 제1롤러(111)와, 상기 대차부(120)를 하중 방향과 반대방향인 제2방향(B) 및 상기 제1롤러(111)의 축방향인 제3방향(C)으로 상기 경사부레일(133)에 지지되는 원추형인 제2롤러(112)를 포함하며; 상기 제1롤러(111)와 상기 제2롤러(112)는 동축(113) 상에 회전 가능하게 설치되어 상기 제1롤러(111)와 상기 제2롤러(112)는 서로 독립적으로 회전하고; 상기 롤러부(110)는, 상기 축(113)에 설치되어 제1롤러(111)의 회전을 지지하는 제1볼베어링(111a)과, 상기 축(113)에 설치되어 제2롤러(112)의 회전을 지지하는 제2볼베어링(112a)과, 상기 제1롤러(111)와 제2롤러(112) 사이에 설치되어 상기 제2롤러(112)에 작용하는 축방향 힘을 지지하는 트러스트베어링(112b)을 포함하는 것;을 특징으로 한다.

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본 발명에 있어서, 상기 제1롤러(111)와 상기 제2롤러(112)의 축(113)에 히터(114)가 내장된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따르면, 주행대차의 상하좌우 방향 진동을 동축 상에 설치된 롤러들을 가지고 효율적으로 억제해줄 수 있게 되며, 따라서 최소한의 부품으로 주행대차의 주행을 안정화시킬 수 있게 된다.

또한, 히터를 이용하여 가이드레일과 롤러 간의 유격을 보상해줌으로써 마모나 변형 등의 비상 상황에도 신속하게 대응할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 주행대차 시스템의 사시도,
도 2는 도 1에서 대차부를 제외하고 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 정면도,
도 4는 도 1에 도시된 롤러부의 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 롤러부의 변형 가능한 예를 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주행대차 시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 주행대차 시스템에서 대차부를 빼고 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 정면도, 그리고 도 4는 도 1에 도시된 롤러부의 단면도를 각각 나타낸다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 주행대차 시스템(100)는, 로봇과 같은 탑재물이 안착되는 대차부(120)와, 이 대차부(120)의 네 다리(121)에 각각 설치된 롤러부(110) 및 상기 롤러부(110)의 왕복 직선 주행을 가이드하는 가이드레일(130)을 구비한다.

여기서, 상기 각 롤러부(110)는 단일 축(113) 상에 동축으로 설치된 제1롤러(111)와 제2롤러(112)를 포함하고 있는데, 제1롤러(111)는 대차부(120)를 하중 방향인 제1방향(A)에 대해 지지하는 역할을 하며, 제2롤러(112)는 대차부(120)를 하중 방향과 반대방향인 제2방향(B) 및 제1롤러(111)의 축방향인 제3방향(C)에 대해 지지하는 역할을 한다.

이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드레일(130)은, 상호 이격된 것으로서 바닥이 수평면으로 이루어진 한쌍의 하부레일(131)과, 상기 하부레일(131) 각각의 상부측에 상호 마주보는 방향으로 대칭되게 위치되는 경사부레일(133)과, 상기 하부레일(131)과 경사부레일(133) 각각을 연결하는 측부레일(132)을 포함한다. 즉, 후술할 제1롤러(111)가 지지되는 가이드레일(130)의 하부레일(131)은 수평면으로 이루어져 있고, 후술할 제2롤러(112)가 지지되는 경사부레일(133)는 이름 그대로 경사면으로 이루어진 것이다.
그리고 각 롤러부(110)는, 상기 대차부(120)를 하중 방향인 제1방향(A)으로 상기 하부레일(131)에 지지되는 원통형의 제1롤러(111)와, 상기 대차부(120)를 하중 방향과 반대방향인 제2방향(B) 및 상기 제1롤러(111)의 축방향인 제3방향(C)으로 상기 경사부레일(133)에 지지되는 원추형인 제2롤러(112)를 포함한다. 즉, 제1롤러(111)는 원통형으로 구성되어 있고, 제2롤러(112)는 원추형으로 구성되어 있는 것이다.
이러한 구조에 의하여, 하부레일(131)은 제1롤러(111)를 하중방향인 떠받쳐서 제1방향(A)에 대해 지지해주며, 경사부레일(133)은 제2롤러(112)를 측방과 하방의 중간방향으로 내리눌러서 제2방향(B)으로 대차부(120)가 들뜨거나 제3방향(C)으로 흔들리는 유동을 막아준다.

참조부호 132는 하부레일(131)과 경사부레일(133)을 이어주는 측부레일을 나타낸다.

그리고 상기 롤러부(110)의 내부 구조를 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 축(113)에 대해 제1롤러(111)를 회전가능하게 지지하는 제1볼베어링(111a)과, 제2롤러(112)를 축(113)에 대해 회전가능하게 지지하는 제2볼베어링(112a) 및 제2롤러(112)의 축방향(C) 유동을 막아주는 트러스트베어링(112b) 등이 내장되어 있다. 따라서 제1롤러(111)와 제2롤러(112)는 서로 독립적으로 회전하게 되며, 가장 큰 힘인 하중방향(A)의 힘은 상기 제1롤러(111)가 담당하고, 하중 반대 방향(B)과 축방향(C)의 힘은 상기 제2롤러(112)가 담당하게 된다. 즉 롤러부(110)는, 상기 축(113)에 설치되어 제1롤러(111)의 회전을 지지하는 제1볼베어링(111a)과, 상기 축(113)에 설치되어 제2롤러(112)의 회전을 지지하는 제2볼베어링(112a)과, 상기 제1롤러(111)와 제2롤러(112) 사이에 설치되어 상기 제2롤러(112)에 작용하는 축방향 힘을 지지하는 트러스트베어링(112b)을 포함하는 것이다.

상기와 같은 구성의 주행대차 시스템(100)는 다음과 같이 운용될 수 있다.

우선, 운반하고자 하는 대상체를 대차부(120) 위에 탑재한다. 예를 들면 자동화 공정의 로봇(미도시) 등이 운반 대상체가 될 수 있다.

이어서, 대차부(120)를 움직여서 대상체를 원하는 위치로 이동시킨다. 이때 이동작업은 수작업일 수도 있고, 유압실린더와 같은 액츄에이터를 연결한 자동 작업일 수도 있다.

이와 같은 대차부(120)의 이동은 상기 롤러부(110)가 가이드레일(130)을 타고 굴러가면서 수행된다.

이때 제1,2,3방향(A)(B)(C)으로의 진동이 발생할 수 있는데, 하중방향인 제1방향(A)으로는 제1롤러(111)가 하부레일(131)에 밀착되어 그 하중을 다 받치고 있기 때문에 사실상 이 방향(A)으로의 흔들림은 없다. 또한 반대방향인 제2방향(B)으로는 상기 경사부레일(133)이 제2롤러(112)를 내리누르고 있기 때문에 역시 이 방향(B)으로의 흔들림도 거의 없게 된다. 그리고 축방향인 제3방향(C) 역시 양측의 경사부레일(133)이 양측의 제2롤러(112)를 가운데 방향으로 밀고 있기 때문에 역시 이 방향(B)으로의 흔들림도 거의 없게 된다.

즉, 동축(113) 상에 설치된 제1,2롤러(111)(112) 만으로 제1,2,3방향(A)(B)(C)의 진동을 모두 억제할 수 있게 되며, 종래처럼 각 방향마다 롤러를 설치하지 않고도 최소한의 롤러로 주행대차(120)에 작용하는 진동을 충분히 억제할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 변형 가능한 실시예를 예시한 것이다. 기본적인 구조는 도 4의 구조와 같은데, 다만 제1,2롤러(111)(112)의 회전을 지지하는 축(113) 내부에 히터(114)가 구비되고,히터(114)에 의하여 가열되는 축(113)의 온도를 측정하여 대응되는 온도신호를 발생하는 온도센서(115)를 포함하는 점이 다르다.

축(113) 내부의 히터(114)는 필요시 제1,2롤러(111)(112)를 가열할 수 있도록 한다. 이것은 장기간 사용으로 인한 마모나 변형으로 유격이 생길 경우를 보상하는데 유효하다. 즉, 주행대차 시스템(100)를 오랫동안 반복해서 사용하다보면 가이드레일(130)이 변형되거나 제1,2롤러(111)(112)와의 접촉부가 마모되는 등의 이유로 제1,2롤러(112)와 가이드레일(130) 사이에 유격이 생길 수 있다. 이러한 유격은 진동의 원인이 될 수 있으므로, 이때 히터(114)를 가동하여 제1,2롤러(112)를 열팽창시킴으로써 그 유격을 보상하도록 하는 것이다. 따라서 이러한 구성을 채용하면, 주행대차 시스템의 수명과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

더 나아가 축(113)에 설치된 온도센서(115)는 축(113)의 온도를 측정하여 대응되는 온도신호를 발생함으로써 결과적으로 제1,2롤러(111)(112)의 가열 온도를 설정된 온도에서 일정하게 유지하도록 한다. 이에 따라 제1,2롤러(111)(112)의 접촉부가 심하게 마모되어 큰 유격이 발생도리 경우, 히터(114)는 축(113)의 온도를 크게 하여 제1,2롤러(111)(112)를 더욱 열팽창시키고 따라서 더 큰 유격을 보상할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 주행대차의 상하좌우 방향 진동을 동축 상에 설치된 롤러들을 가지고 효율적으로 억제해줄 수 있게 되며, 최소한의 부품으로 주행대차의 주행을 안정화시킬 수 있게 되어, 장치의 구조가 간소해지고 가격 경쟁력이 높아지며 정비하기도 편리해지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 히터를 이용하여 가이드레일과 롤러 간의 유격을 보상해줌으로써 마모나 변형 등의 비상 상황에도 신속하게 대응할 수 있는 편의성도 제공한다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100 ... 주행대차 시스템 110 ... 롤러부
111,112 ... 제1,2롤러 111a,112a ... 제1,2볼베어링
112b ... 트러스트베어링 113 ... 축
120 ... 대차부 121 ... 다리
130 ... 가이드레일 131 ... 하부레일
132 ... 측부레일 133 ... 경사부레일
114 ... 히터 115 ... 온도센서

Claims (7)

1. 탑재물이 안착되는 대차부(120), 상기 대차부(120)의 복수개소에 설치된 롤러부(110) 및 상기 롤러부(110)의 주행을 가이드하는 가이드레일(130)을 포함하는 주행대차 시스템이 있어서,
   상기 가이드레일(130)은, 상호 이격된 것으로서 바닥이 수평면으로 이루어진 한쌍의 하부레일(131)과, 상기 하부레일(131) 각각의 상부측에 상호 마주보는 방향으로 대칭되게 위치되는 경사부레일(133)과, 상기 하부레일(131)과 경사부레일(133) 각각을 연결하는 측부레일(132)을 포함하고;
   상기 롤러부(110)는, 상기 대차부(120)를 하중 방향인 제1방향(A)으로 상기 하부레일(131)에 지지되는 원통형의 제1롤러(111)와, 상기 대차부(120)를 하중 방향과 반대방향인 제2방향(B) 및 상기 제1롤러(111)의 축방향인 제3방향(C)으로 상기 경사부레일(133)에 지지되는 원추형인 제2롤러(112)를 포함하며;
   상기 제1롤러(111)와 상기 제2롤러(112)는 동축(113) 상에 회전 가능하게 설치되어 상기 제1롤러(111)와 상기 제2롤러(112)는 서로 독립적으로 회전하고;
   상기 롤러부(110)는, 상기 축(113)에 설치되어 제1롤러(111)의 회전을 지지하는 제1볼베어링(111a)과, 상기 축(113)에 설치되어 제2롤러(112)의 회전을 지지하는 제2볼베어링(112a)과, 상기 제1롤러(111)와 제2롤러(112) 사이에 설치되어 상기 제2롤러(112)에 작용하는 축방향 힘을 지지하는 트러스트베어링(112b)을 포함하는 것;을 특징으로 하는 주행대차 시스템.
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6. 제1항에 있어서,
   상기 축(113)에 히터(114)가 내장된 것을 특징으로 하는 주행대차 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 축(113)에 설치된 것으로서, 상기 히터(114)에 의하여 가열되는 상기 축(113)의 온도를 측정하여 대응되는 온도신호를 발생하는 온도센서(115)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행대차 시스템.

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