KR102264036B1

KR102264036B1 - 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 agv

Info

Publication number: KR102264036B1
Application number: KR1020200169681A
Authority: KR
Inventors: 한종석
Original assignee: (주)모스텍
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2021-06-11

Abstract

본 발명은 AGV의 구동바퀴가 지면에서 들뜨지 않고 항상 지면과 접지된 상태를 유지함으로써 구동바퀴의 구동력이 지면에 확실하게 전달되도록 하는 기술이며, 구체적으로는, 바닥프레임(110)에서 수직으로 구비되는 수직지지대(120); 상기 수직지지대의 상단에서 횡방향으로 연결되고, 소정 각도 틸팅이 가능한 틸팅부재(150); 상기 틸팅부재의 일단에 구비되어 구동력을 지면으로 전달하는 구동바퀴(170); 상기 틸팅부재의 타단에 구비되는 종동바퀴(180); 및 상기 구동바퀴 측면에 구비되어 구동바퀴를 회전시키는 모터(M);를 구비하고, 상기 틸팅부재는 상기 수직지지대의 상단에 구비된 회동축(122)을 기준으로 틸팅동작을 하면서 상기 구동바퀴는 지면과 접촉을 유지하는 AGV를 제공한다.

Description

접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV{AGV WITH IMPROVED GRIP FORCE DRIVING WHEEL}

본 발명은 AGV 구동바퀴의 접지력을 향상시키는 것에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 AGV의 구동바퀴가 지면에서 들뜨지 않고 항상 지면과 접지된 상태를 유지함으로써 구동바퀴의 구동력이 지면에 확실하게 전달되도록 하는 구조에 대한 기술이다.

일반적으로, 저상형 무인반송대차(AGV;Automated Guided Vehicle)는 차체 높이가 지면에서 300mm 이내이면서, 1ton 미만의 중량물을 작업 현장 내 지정된 위치까지 자동운반하는 장비이며, AGV 상측에 탑재되는 리트핑 장치를 이용하면 물건을 위로 들어 올리거나 내리는 동작이 가능하고 또한 회전(방향전환) 동작이 가능한 장치이다.

이러한 무인반송대차(AGV)는 전자 유도식, 광학테이프 방식, 혹은 마그네틱테이프 방식 등의 유도방식에 의한 공장 내의 공정 사이를 가공 대상품이나 화물을 적재하여 무인으로 주행하고, 목적 장소까지 운반하게 된다.

그러나, 종래 무인반송대차에 장착되는 구동바퀴는 가운데 부분에 위치하면서 모터의 구동력을 구동바퀴에 전달하고 구동바퀴가 지면과의 마찰력을 이용하여 이동하는 구조이었다. 그러나, 구동바퀴가 지면에 확실하게 접지하는 못하는 경우가 발생하는 문제가 있었다.

종래기술에 대한 도 1을 보면, AGV(10)의 전후에 종동바퀴(20)가 각각 배치되고 가운데 부분에 구동바퀴(30)가 배치되는 구조인데, AGV가 이동하는 바닥이 고르지 못한 경우, 가운데 배치된 구동바퀴가 들떠 바닥과 접촉되지 않는 문제가 발생한다.

종래에는 이를 해결하기 위해, 도 2와 같이 AGV 전후 종동바퀴에 완충 스프링을 결합하고 가운데 구동바퀴를 바닥에 닿게 하는 경우도 있었으나, 바닥 상태에 따라서 스프링 장력 조정이 힘들고 또한 AGV 상측에 실리는 적재물(W)의 무게에 따라 차체가 기울어지는 현상이 발생하는 등 문제가 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, AGV에 장착되는 구동바퀴가 상시적으로 확실하게 지면과 접촉함으로써 바닥 접지력을 높이고 동시에 하중이 어느 한쪽으로 치우친 경우에도 차체가 중심을 잃지 않고 평형을 유지할 수 있는 안정적인 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 통해, AGV 동작 제어 및 위치 제어가 정밀하게 되는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 바닥프레임(110)에서 수직으로 구비되는 수직지지대(120); 상기 수직지지대의 상단에서 횡방향으로 연결되고, 소정 각도 틸팅이 가능한 틸팅부재(150); 상기 틸팅부재의 일단에 구비되어 구동력을 지면으로 전달하는 구동바퀴(170); 상기 틸팅부재의 타단에 구비되는 종동바퀴(180); 및 상기 구동바퀴 측면에 구비되어 구동바퀴를 회전시키는 모터(M);를 구비하고, 상기 틸팅부재는 상기 수직지지대의 상단에 구비된 회동축(122)을 기준으로 틸팅동작을 하면서 상기 구동바퀴는 지면과 접촉을 유지하는 것을 특징으로 하는, 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV를 제공한다.

상기 수직지지대의 상단에 구비되는 상단지지면(122); 상기 상단지지면에서 상측으로 돌출된 부재에 형성된 제1핀홀(123); 상기 틸팅부재의 중앙 아래쪽에 구비되고, 상기 상단지지면에서 하단이 지지되고, 상기 제1핀홀에 대응되는 제2핀홀이 형성된 틸팅부재연결부(153); 및 상기 제1 및 제2핀홀에 삽입되는 핀(125);을 더 구비할 수 있다.

틸팅부재연결부(153)의 하단에는, 중앙면(153a)과 상기 중앙면의 양측에서 상향 경사진 경사면(153b)이 형성되어서, 상기 틸팅동작 중인 틸팅부재(150)는, 상기 경사면(153b)이 상기 수직지지대의 상단지지면(122)과 맞닿게 되는 각도에서 틸팅동작이 멈추게 되도록 한다.

상기 틸팅부재(150)의 틸팅동작에 의해, 상기 구동바퀴(170) 및 종동바퀴(180)는 상기 바닥프레임(110)에 대하여 상대적인 상하 이동 동작이 이루어지고, 상기 바닥프레임에 대해 상대적인 상하 이동동작이 이루어지지 않는 고정종동바퀴(190);를 더 구비한다.

상기 틸팅부재연결부(153)의 내측에 구비되어 상기 틸팅부재에 토크 탄성력을 가하되, 상기 구동바퀴(170)가 지면에 접하도록 하는 방향으로 상기 틸팅부재(150)에 탄성력을 가하는 토션스프링(S)을 더 구비할 수도 있다.

상기 바닥프레임(110)과 상기 틸팅부재(150)를 연결하여 틸팅부재에 탄성력을 가하면서 구동바퀴의 지면 접지력을 증가시키는 스프링(S2)을 더 포함한다.

두 개의 종동바퀴(180)를 연결하고, 중앙에 구비되는 회동축(230)을 기준으로 회동가능한 회동부재(220);와, 상기 회동부재의 상단에 구비되어 회동부재의 회동각도를 제한하는 스토퍼볼트(225);를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 종동바퀴 및 구동바퀴 구성에 의해서, AGV의 구동바퀴가 상시적으로 확실하게 지면과 접촉함으로써 바닥 접지력을 높이고 평형을 유지하게 되어 정밀한 동작 제어가 가능한 유리한 효과가 발생한다.

도 1과 도 2는 종래 기술에 따른 AGV의 구동바퀴 동작 모습이며,
도 3과 도 5는 본 발명에 따른 AGV의 모습이며, 설명 편의를 위해 주요 프레임과 바퀴만을 도시한 개념적인 모습으로서 각각 사시도와 측면도이며,
도 6과 도 7은 도 5의 A부분의 상세 모습이며,
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 AGV의 동작 모습이며,
도 10은 본 발명에 따른 AGV의 구동바퀴의 상하움직임을 일정범위에서 제한하는 모습을 도시하고 있으며,
도 11은 본 발명에 따른 AGV의 구동바퀴에 접지력을 더 향상시키는 스프링을 더 구비한 모습이며,
도 12는 본 발명에 따른 AGV의 종동바퀴에 횡방향 움직임을 더 부가하는 구조를 도시하고 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들이며 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3과 도 5는 본 발명에 따른 AGV의 모습이며, 설명 편의를 위해 주요 프레임과 바퀴만을 도시한 개념적인 모습으로서 각각 사시도와 측면도이며, 도 6과 도 7은 도 5의 A부분의 상세 모습이며, 도 8과 도 9는 본 발명에 따른 AGV의 동작 모습이며, 도 10은 본 발명에 따른 AGV의 구동바퀴의 상하움직임을 일정범위에서 제한하는 모습을 도시하고 있다.

이하 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 저상형 무인반송대차로서 이하 간단히 AGV라고 하며, 통상적으로 AGV는 아래쪽에 바퀴가 배치되고 상측에는 적재물을 싣고서 이동하는 플레이트 등이 배치되고 또한 경로 탐지 및 장애물 회피 등을 위한 다양한 센서와 조작패널 등이 배치된다. 다만, 본 발명은 AGV의 구성요소 중 구동바퀴가 상시적으로 지면에 닿아서 구동력이 확실하게 전달되도록 하는 기술에 대한 것이므로, AGV의 일반적인 내용에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 AGV는 몸체를 이루는 프레임이 구비되고, 이 프레임에 본 발명의 특징인 구동바퀴와 종동바퀴가 하나의 모듈화된 시스템으로 결합된다. 즉, AGV 프레임 중 바닥을 이루는 바닥프레임(110)이 하부에서 플레이트 형식으로 배치되고, 바닥프레임(110)에서 수직으로 구비되는 수직지지대(120)가 구비되고, 이 수직지지대(120)의 양쪽에서 구동바퀴(170)와 종동바퀴(180)가 연결되고 이 상태에서 구동바퀴와 종동바퀴는 수직지지대를 기준으로 상하로 시소 동작과 같이 이동하게 된다. 구동바퀴와 종동바퀴의 이러한 동작을 위해 수직지지대의 상단에서 횡방향으로 연결되는 틸팅부재(150)가 배치된다. 그리고, 상기 틸팅부재(150)가 수직지지대 양단에서 시소 동작과 같은 동작을 하게 되는데 이를 본 발명에서는 '틸팅동작'이라고 한다.

다시 말하면, 상기 틸팅부재는 상기 수직지지대의 상단에서 횡방향으로 연결되고, 이 상태에서 소정 각도만큼 틸팅(회동)이 가능하게 연결된다. 그리고, 상기 틸팅부재의 일단(AGV 몸체 내부쪽)에는 구동력을 지면으로 전달하는 구동바퀴(170)가 구비되고, 상기 틸팅부재의 타단에는 종동바퀴(180)가 구비된다. 본 발명에서는 상기 구동바퀴와 종동바퀴는 틸팅동작에 의해서 지면이 고르지 못한 곳을 이동하는 경우에도 항상 지면과 동시에 접하게 된다. 그리고, 상기 구동바퀴(170)의 측면에는 전력에 의해 회전하면서 구동바퀴에 회전력을 전달하는 모터(M)가 배치된다. 상기 틸팅부재는 상기 수직지지대의 상단에 위치하는 회동축(122)에 의해 회동(틸팅)가능하게 장착된다.

본 발명에 따른 AGV가 지면이 고르지 못한 장소를 이동하는 경우에, 상기 틸팅부재는 상기 수직지지대 상단에서 상하로 양단이 오르내리는 틸팅동작을 하게 되고(도 8 참고), 이러한 동작에 의해 본 발명의 구동바퀴(170)는 항상 지면과 접촉을 유지하게 되고, 그 결과 AGV 이동 과정에서 지면과의 접지력이 상시적으로 유지된다.

이하에서는 도 5의 'A'부분을 확대한 도 6과 도 7을 참고하여 본 발명의 틸팅동작을 위한 구조로서 수직지지대(120)와 틸팅부재(150)의 연결부위 구조를 살펴본다.

상기 틸팅부재(150)는 대략 가운데 지점에서 상기 수직지지대(120)의 상단에연결되는데, 틸팅부재는 연결을 위해 가운데 지점 아래쪽에서 틸팅부재연결부(153)를 갖는다. 그리고, 틸팅부재연결부(153)가 수직지지대 상단에서 핀(125)에 의해 연결된다.

수직지지대(120)의 상단에는 상단지지면(122)이 위치하고, 상기 상단지지면에서 상측으로 돌출된 부재(연결 돌출부)에 형성된 제1핀홀(123)이 위치한다. 그리고, 상기 틸팅부재(150)의 중앙부 아래쪽에 위치하는 틸팅부재연결부(153)의 하단이 상기 수직지지대의 상단지지면(122)에서 지지된다. 또한, 틸팅부재연결부(153)에는 상기 제1핀홀에 대응되는 위치에 제2핀홀이 형성되고, 상기 핀(125)는 상기 제1 및 제2핀홀에 삽입되어 결합된다. 이러한 구조에 의해 위에서 설명한 틸팅동작이 이루어지고 지면에서 구동바퀴는 항상 지면과 접지하는 것이다.

다시 말해, 상기 틸팅부재(150)의 틸팅동작에 의해, 상기 구동바퀴(170) 및 종동바퀴(180)는 상기 바닥프레임(110)에 대하여 상대적인 상하 이동 동작을 하면서 지면과 접하게 된다. 그리고, 본 발명에서는 AGV 프레임에 고정되어 프레임에 대해서 상대적인 상하 이동동작을 하지 않는 고정종동바퀴(190)를 포함한다.

본 발명으 AGV의 동작을 도 9를 참조하여 부가적으로 설명하면, 본 발명의 AGV는 총 6개의 바퀴가 구비되는데, 도 9에서는 이를 편의상 종동바퀴 두 개를 1,2번이라고 하고, 구동바퀴 두개를 3,4번이라고 하고, 고정종동바퀴 두 개를 5,6번이라고 하면, 바닥 상태에 따라서 최소 5개의 바퀴(1,2,3,4,5 또는 1,2,3,4,6)가 바닥에 닿게 됨으로써 구동바퀴 2개는 상시적으로 바닥에 닿아 있게 된다. 그 결과 구동바퀴와 바닥 사이의 접지력이 높아지고, AGV 상단에 실리는 하중이 한쪽으로 치우쳐도 AGV는 중심을 잃지 않고 평형을 유지해서 무게 중심을 잡을 수 있게 된다.

AGV가 이동하는 바닥이 과도하게 기울어져 있거나 돌출되어 있을 때, 상기 틸팅부재의 틸팅동작이 과도하게 일어나게 되면 틸팅부재가 AGV 본체와 부딪혀 충격을 줄 수 있기 때문에 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 틸팅부재에 스토퍼(stopper)기능을 부여하였다. 즉, 본 발명에서는 별도의 스토퍼 부재를 구성하지 않고 틸팅 구조 자체에서 스토퍼 기능을 구현하였다.

도 7을 보면, 상기 틸팅부재연결부(153)의 하단 구조를 보면, 중앙면(153a)과 상기 중앙면의 양측에서 상향 경사진 경사면(153b)이 형성되어 있다. 상기 중앙면은 상향으로 오목한 부위로 되거나 하방으로 라운드 형상으로 이루어질 수도 있다. 스토퍼 기능은 상기 경사면(153b)이 하게 된다. 즉, 틸팅부재(150)의 틸팅동작 중에, 틸팅 각도가 어느 정도 한계각도에 다다르게 되면, 상기 경사면(153b)이 상기 수직지지대의 상단지지면(122)과 맞닿게 되도록 하였다. 그러므로, 서로 면과 면이 접하게 되어 이 한계 각도에서 틸팅동작이 멈추고 더 이상 회전이 불가능하게 되도록 하여 AGV 본체를 보호하게 하였다.

또한, 본 발명에서 AGV의 구동바퀴가 지면과 상시적으로 접하게 하고 동시에 접하는 힘을 가하기 위해서 적절한 탄성력을 갖는 스프링을 추가적으로 배치할 수도 있을 것이다.

즉 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 틸팅부재연결부(153)의 내측에 구비되어 상기 틸팅부재에 토크 탄성력을 가하는 토션스프링(S)을 더 구비하는 것이다. 즉, 상기 토션스프링의 스프링체결부(S1)에 상기 핀(125)이 삽입된 상태에서, 상기 구동바퀴(170)가 지면에 접하도록 하는 방향으로 상기 틸팅부재(150)에 탄성력을 가하는 가하도록 하는 것이다. 스프링의 탄성력의 크기는 AGV의 제반 사정을 고려하여 적절히 조절할 수 있다.

도 11은 구동바퀴에서 구동바퀴에 접지력을 향상시키는 스프링을 더 구비한 모습이다.

도면을 보면, 본 발명의 바닥프레임(110)과 틸팅부재(150)를 연결하여 틸팅부재에 탄성력을 가하면서 구동바퀴(170)가 지면에 접하는 접지력을 더 증가시키는 스프링(S2)을 도시하고 있다. 상기 스프링(S2)이 상기 틸팅부재(150)에 연결되는 지점은 상기 수직지지대(120)와 구동바퀴(170) 사이에 위치하여 틸팅부재가 구동바퀴 쪽으로 회전하게 한다. 이를 통해 구동바퀴의 접지력이 더욱 더 향상된다.

도 12는 본 발명에 따른 AGV에서 종동바퀴의 횡방향 움직임을 더 부가하는 구조를 도시하고 있으며, 도 5의 우측면도에 횡방향 회동구조를 더 부가한 모습이다. 즉, 도 12에서는 상기 종동바퀴(180)를 서로 연결하는 회동부재(220)를 더 구비하고, 상기 회동부재(220)는 상기 회동축(230)을 중심으로 그림에서 보아 종동바퀴가 상하로 움직이게 회동한다.

이것은 AGV 일측에 배치되는 두 개의 종동바퀴(180)의 움직임이 서로 연동되도록 함으로써 AGV가 보다 안정적으로 이동하도록 한 것이다. 그림에서 지지프레임(210)은 AGV본체 프레임에 결합되는 부재로서 상기 회동부재를 회동축(230)에 결합하여 지지하는 역할을 한다. 그리고, 상기 회동부재(220)는 상면에서 스토퍼볼트(225)를 더 구비하고, 상기 지지프레임(210)의 하면 중 상기 스토퍼볼트(225)의 상부헤드에 대응되는 부분에 상측으로 오목한 스트퍼홈(215)이 형성된다.

AGV 이동 중 상기 회동부재(220)의 좌우 양단은 지면 상태에 따라서 상하로 이동하게 되는 회동 동작을 하게 된다. 이 경우 상기 스토퍼볼트(225)가 상측으로 움직이면서 상기 스트퍼홈(215)에 부딪히게 되는데, 이렇게 스토퍼볼트(225)가 스트퍼홈(215)에 부딪히게 되면 더 이상 회동이 할 수 없는 한계점이 되어 회동 각도를 제한하는 역할을 한다.

본 발명은 위와 같은 구조에 의해서, AGV의 구동바퀴가 상시적으로 확실하게 지면과 접촉함으로써 바닥 접지력을 높이고 평형을 유지하게 되어 정밀한 동작 제어가 가능하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

바닥프레임(110)에서 수직으로 구비되는 수직지지대(120); 상기 수직지지대의 상단에서 횡방향으로 연결되고, 소정 각도 틸팅이 가능한 틸팅부재(150); 상기 틸팅부재의 일단에 구비되어 구동력을 지면으로 전달하는 구동바퀴(170); 상기 틸팅부재의 타단에 구비되는 종동바퀴(180); 및 상기 구동바퀴 측면에 구비되어 구동바퀴에 회전력을 전달하는 모터(M);를 구비하고, 상기 틸팅부재는 상기 수직지지대의 상단에 구비된 회동축(122)을 기준으로 틸팅동작을 하면서 상기 구동바퀴는 지면과 접촉을 유지하는 것으로,
상기 수직지지대의 상단에 구비되는 상단지지면(122); 상기 상단지지면에서 상측으로 돌출된 부재에 형성된 제1핀홀(123); 상기 틸팅부재의 중앙 아래쪽에 구비되고, 상기 상단지지면에서 하단이 지지되고, 상기 제1핀홀에 대응되는 제2핀홀이 형성된 틸팅부재연결부(153); 및 상기 제1 및 제2핀홀에 삽입되는 핀(125);을 더 포함하고,
틸팅부재연결부(153)의 하단에는, 중앙면(153a)과 상기 중앙면의 양측에서 상향 경사진 경사면(153b)이 형성되어서, 상기 틸팅동작 중인 틸팅부재(150)는, 상기 경사면(153b)이 상기 수직지지대의 상단지지면(122)과 맞닿게 되는 각도에서 틸팅동작이 멈추게 되는 것을 특징으로 하는, 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV.
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제1항에 있어서,
상기 틸팅부재(150)의 틸팅동작에 의해, 상기 구동바퀴(170) 및 종동바퀴(180)는 상기 바닥프레임(110)에 대하여 상대적인 상하 이동 동작이 이루어지고,
상기 바닥프레임에 대해 상대적인 상하 이동동작이 이루어지지 않는 고정종동바퀴(190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV.
제1항에 있어서,
상기 틸팅부재연결부(153)의 내측에 구비되어 상기 틸팅부재에 토크 탄성력을 가하되, 상기 구동바퀴(170)가 지면에 접하도록 하는 방향으로 상기 틸팅부재(150)에 탄성력을 가하는 토션스프링(S)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV.
제1항에 있어서,
상기 바닥프레임(110)과 상기 틸팅부재(150)를 연결하여 틸팅부재에 탄성력을 가하면서 구동바퀴의 지면 접지력을 증가시키는 스프링(S2)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV.
제1항에 있어서,
두 개의 종동바퀴(180)를 연결하고, 중앙에 구비되는 회동축(230)을 기준으로 회동가능한 회동부재(220);와,
상기 회동부재의 상단에 구비되어 회동부재의 회동각도를 제한하는 스토퍼볼트(225);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 접지력이 향상된 구동바퀴를 구비한 AGV.