KR102464693B1

KR102464693B1 - 자율 주행로봇용 구동장치

Info

Publication number: KR102464693B1
Application number: KR1020220118857A
Authority: KR
Inventors: 오택춘
Original assignee: (주)영진웜
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2022-11-09

Abstract

본 발명은 자율 주행로봇의 주행을 위해 모터의 회전 구동력을 바퀴부측으로 각각 전달하는 구동장치에서 웜감속기가 바퀴부에 직접 연결되는 방식을 통해 현장의 불균일한 바닥을 주행하더라도 안정적인 주행모드를 제공할 수 있도록 모터의 회전 구동력이 바퀴부에 전달되는 효율을 향상시킬 수 있으며, 1000kg 하중을 견딜 수 있는 자율 주행로봇의 구동에 충분한 구동력을 제공할 수 있음과 아울러, 로봇의 주행 및 정지 동작시 신속한 동작이 이루어지도록 그 구조가 개선되고, 웜감속기의 좌,우측에 개폐가능한 커버를 각각 장착하여 부품 유지보수 작업의 편의성을 증대시키고 자율 주행로봇용 구동장치에 적용되는 웜감속기의 장착 조립 편의성을 증대시킬 수 있도록 하고, 웜감속기의 일측에 웜샤프트와 웜휠의 백래쉬 간극을 조절하는 조절수단을 구비하여 백래쉬를 줄일 수 있으며, 베어링 커버 및 케이스 커버의 회전을 방지하도록 그 구조가 개선된 자율 주행로봇용 구동장치에 관한 것이다.

Description

자율 주행로봇용 구동장치{DRIVING DEVICE FOR AUTONOMOUS MOBILE ROBOT}

본 발명은 자율 주행로봇용 구동장치에 관한 것으로, 특히 자율 주행로봇의 주행을 위해 모터의 회전 구동력을 바퀴부측으로 각각 전달하는 구동장치에서 웜감속기가 바퀴부에 직접 연결되는 방식을 통해 현장의 불균일한 바닥을 주행하더라도 안정적인 주행모드를 제공할 수 있도록 모터의 회전 구동력이 바퀴부에 전달되는 효율을 향상시킬 수 있으며, 1000kg 하중을 견딜 수 있는 자율 주행로봇의 구동에 충분한 구동력을 제공할 수 있음과 아울러, 로봇의 주행 및 정지 동작시 신속한 동작이 이루어지도록 그 구조가 개선된 자율 주행로봇용 구동장치를 제공하는 데 있다.

또, 본 발명은 웜감속기의 좌,우측에 개폐가능한 커버를 각각 장착하여 부품 유지보수 작업의 편의성을 증대시키고 자율 주행로봇용 구동장치에 적용되는 웜감속기의 장착 조립 편의성을 증대시킬 수 있도록 하고, 웜감속기의 일측에 웜샤프트와 웜휠의 백래쉬 간극을 조절하는 조절수단을 구비하여 백래쉬를 줄일 수 있으며, 베어링 커버 및 케이스 커버의 회전을 방지하도록 그 구조가 개선된 자율 주행로봇용 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자율주행로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하거나 채집하는데 사용되어 왔다.

또한, 자율주행 로봇의 하나인 물류로봇은 거대한 물류창고의 내부에서 원하는 물류를 찾아 적재까지 수행하는 로봇으로서, 해당 청소로봇을 주행시키는 좌륜 및 우륜모터를 포함하는 주행장치와 청소구역 내에 있는 다양한 장애물과 충돌하지 않고 주행할 수 있도록 다수의 감지센서와 장치 전반을 제어하는 마이크로프로세서 등으로 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 좌륜 및 우륜모터를 포함하는 주행장치를 통해 주행하는 자율주행 로봇은 일정한 구역을 스스로 주행하기 때문에, 지정된 이동경로에 따라 주행장치가 정상적인 이동을 하는지 감지하고 제어하는 것이 필수적이다.

따라서. 종래에는 자이로 또는 가속도 센서를 주행장치의 좌륜 및 우륜모터에 설치하고, 해당 모터의 회전상태를 이용하여 자율주행 로봇의 이동경로 및 정상적인 이동을 하고 있는지 감지하고 있다.

기존 자율주행로봇의 구동과 관련된 종래 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-2372012호 "총륜 구동 자율 주행 로봇 플랫폼"(등록일자 : 2022.03.03)에 개시된 바와 같이, 메인 프레임, 상기 메인 프레임의 상면에 상기 메인 프레임과 교차하는 방향으로 이격되어 구비되는 복수개의 리브 및 상기 메인 프레임의 하부에 구비되고 복수개의 발전기 중 적어도 일부가 안착되는 하부 안착부를 포함하는 샤시 프레임; 상기 샤시 프레임의 상부에 구비되는 복수개의 배터리; 상기 샤시 프레임의 상부에 상기 배터리와 이격되게 구비되는 나머지 일부의 발전기; 및 상기 샤시 프레임의 하부에 구비되되, 상기 하부 안착부의 전방 및 후방에 각각 구비되는 구동계 어셈블;을 포함하고, 상기 구동계 어셈블은, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상면에 결합되고, 센터 샤프트가 구비되는 제1관통부 및 상기 제1관통부의 하부에 구비되는 제2관통부를 포함하는 센터 하우징; 상기 센터 샤프트를 감싸는 샤프트 하우징; 상기 센터 하우징의 양측으로 이격되어 구비되어 상기 제2관통부에 위치하는 복수개의 구동 모터와 각각 연결되는 구동 기어 박스; 상기 구동 기어 박스의 외측에 구비되는 사이드 브라켓; 및 상기 사이드 브라켓 외측에 결합되는 허브 기어 박스;를 포함하는 것이다.

기존 자율주행로봇의 구동과 관련된 종래 다른 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-2363291호 "자율주행 로봇용 동력 전달장치"(등록일자 : 2022.02.10)에 개시된 바와 같이, 사각 기둥 형상으로 이루어지되, 수평 방향으로 위치되는 몸체부; 각각 원통 형상으로 이루어지되, 몸체부의 제 1 측면에서 몸체부의 길이 방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치된 복수 개의 바퀴부; 몸체부의 제 1 측면의 반대편인 제 2 측면의 제 1 종단 부분에서 바퀴부에 대응하도록 위치되고, 회전력을 발생시키는 구동부; 및 몸체부의 내부에 위치되어 구동부와 바퀴부를 연결하고, 구동부의 회전력을 바퀴부에 전달하는 전달부를 포함하되, 구동부가 회전력을 발생시킬 때, 동력은 전달부를 통해 바퀴부에 전달되어 바퀴부를 회전시키는 것이다.

그런데, 기존 자율주행로봇의 구동장치는 서보모터의 회전 구동력을 바퀴부측으로 전달하기 위해 기어, 치차 및 체인등의 구성요소가 구비되는 전달부의 구성적 특성상 구조가 복잡하기 때문에 부피가 커지게 되어 전체적인 로봇의 부피가 커지게 될 우려가 있으며, 윤활유 등의 오염 요소가 현장 바닥을 오염시킬 우려가 있을 뿐만 아니라, 각각의 바퀴부에 회전 구동력을 전달하는 과정에서 백래쉬 간극이 발생하게 될 경우 오동작의 우려가 있다.

한국 등록특허공보 제10-2372012호 "총륜 구동 자율 주행 로봇 플랫폼"(등록일자 : 2022.03.03) 한국 등록특허공보 제10-2363291호 "자율주행 로봇용 동력 전달장치"(등록일자 : 2022.02.10)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 자율 주행로봇의 주행을 위해 모터의 회전 구동력을 바퀴부측으로 각각 전달하는 구동장치에서 웜감속기가 바퀴부에 직접 연결되는 방식을 통해 현장의 불균일한 바닥을 주행하더라도 안정적인 주행모드를 제공할 수 있도록 모터의 회전 구동력이 바퀴부에 전달되는 효율을 향상시킬 수 있으며, 1000kg 하중을 견딜 수 있는 자율 주행로봇의 구동에 충분한 구동력을 제공할 수 있음과 아울러, 로봇의 주행 및 정지 동작시 신속한 동작이 이루어지도록 그 구조가 개선된 자율 주행로봇용 구동장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 웜감속기의 좌,우측에 개폐가능한 커버를 각각 장착하여 부품 유지보수 작업의 편의성을 증대시키고 자율 주행로봇용 구동장치에 적용되는 웜감속기의 장착 조립 편의성을 증대시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 자율 주행로봇용 구동장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웜감속기의 일측에 웜샤프트와 웜휠의 백래쉬 간극을 조절하는 조절수단을 구비하여 백래쉬를 줄일 수 있으며, 베어링 커버 및 케이스 커버의 회전을 방지하도록 그 구조가 개선된 자율 주행로봇용 구동장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자율 주행로봇의 바퀴부를 회전 구동시키는 구동장치로서, 상기 구동장치는 상기 바퀴부에 연결수단으로 연결되는 웜감속기와; 상기 웜감속기의 공간부 내부에 일단부가 수평방향으로 배치되고 타단부가 서보모터에 연동되도록 연결되는 웜샤프트와; 상기 웜감속기의 공간부 내에 배치되고, 상기 웜샤프트에 연동되도록 기어 치합되며, 중앙에 전면방향과 후면방향이 서로 연통되도록 개구된 중공이 형성되는 웜휠과; 상기 웜감속기 내에 배치되고 상기 웜휠의 회전을 지지하는 지지베어링과; 일측이 상기 웜휠에 연동되도록 결합되고 타측이 연결수단의 지지블록과 연결되어 상기 웜휠의 회전력을 상기 바퀴부측에 회전력을 전달하도록 상기 웜휠의 외측에 결합되는 회전축블록과; 상기 웜감속기의 전면과 후면 양측에 각각 착탈 가능하게 결합되는 케이스 커버와; 상기 웜감속기 내에 배치되고 상기 웜샤프트의 일단부 회전을 지지하며 상기 웜샤프트의 돌출부와 간섭되도록 접촉되는 조절베어링; 및 상기 웜감속기의 일측에 결합되고 상기 웜샤프트의 기어부 백래쉬 조절을 위해 상기 조절베어링을 수평방향으로 이동시키는 조절수단;을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 조절수단은 상기 조절베어링을 감싸도록 지지하고 상기 웜감속기의 일측 내주면에 형성된 암나사산에 나사 체결되도록 외주면에 수나사산이 형성되는 베어링 커버와, 상기 암나사산이 형성된 웜감속기의 일측에 상측과 연통되도록 천공되고 내주면에 나사산이 형성되는 체결공, 및 상기 체결공에 나사 체결되고 단부가 상기 베어링 커버의 수나사산과 접촉되어 상기 베어링 커버를 고정시키는 고정스톱퍼를 구비한다.

상기 웜감속기는 타측 부위에 상기 공간부 내에 배치되고 상기 웜샤프트를 지지하는 복수의 회전베어링과, 상기 웜감속기의 타측에 결합되며 상기 회전베어링의 이탈을 방지하는 입력측 커버가 구비된다.

상기 연결수단은 상기 회전축블록과 바퀴부 사이를 연결하도록 상기 회전축블록의 외측에 연결볼트로 결합되고 상기 바퀴부에 결합되도록 결합공이 형성되며 외주 둘레에 서로 이격되는 연결플랜지를 갖는 연결허브와, 상기 연결허브의 연결플랜지와 상기 바퀴부를 연결하도록 체결되는 체결볼트를 구비한 것이다.

상기 케이스 커버는 상기 웜감속기의 전면과 후면에 나사 체결방식으로 결합된 상태에서 회전이 방지되도록 이탈방지수단이 더 구비되며, 상기 이탈방지수단은 상기 웜감속기의 하부면에 천공 형성되고 내주면에 나사 가공된 고정공과, 상기 고정공을 통해 결합되고 상단부가 상기 케이스 커버의 나사산에 접촉되어 상기 케이스 커버의 회전을 방지하는 스톱퍼볼트를 구비한다.

상기 케이스 커버는 조립을 위해 조립용 지그가 끼워지는 복수의 조립공이 형성된다.

본 발명의 웜감속기는 웜휠의 중공이 상기 웜휠의 전면과 후면 방향이 서로 연통되도록 개구되게 형성되며, 회전축블록의 축부가 전면 방향 또는 후면 방향에 각각 조립 가능함과 아울러, 웜감속기의 전면과 후면에 케이스 커버가 각각 착탈 가능하게 결합되므로, 좌측 또는 우측에 위치한 바퀴부의 배치 방향에 관계없이 웜감속기를 용이하게 조립할 수 있을 뿐만 아니라, 조립된 후에 바퀴부와 조립된 케이스 커버의 반대편에 위치한 케이스 커버를 분해하여 부품 유지 보수작업을 수행할 수 있게 되어 조립 작업의 편의성과 유지 보수작업의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 로봇의 주행 및 정지 동작시 신속한 동작이 이루어지는 이점을 갖는다.

본 발명은 웜감속기의 부피가 콤팩트해짐에 따라 자율 주행로봇 전체의 전체 부피를 줄일 수 있고, 하중을 경감시킬 수 있으며, 현장에서의 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명의 웜샤프트는 웜감속기의 일측에 마련된 조절수단을 이용하여 웜샤프트의 기어부와 웜휠 사이에 발생하는 백래쉬 간극을 최소화할 수 있다.

본 발명의 케이스 커버는 웜감속기의 전면과 후면에 각각 나사 체결방식으로 결합된 후에, 이탈방지수단에 의해 상기 케이스 커버의 회전을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 웜샤프트를 회전 가능하게 지지하는 단열(單列)의 조절베어링과 복렬의 회전베어링을 구비함에 따라, 웜감속기의 부피를 콤팩트화하면서 웜샤프트로부터 전달되는 하중에 대해 충분한 지지력을 가질 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 자율 주행로봇용 구동장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 구성을 다른 각도에서 나타낸 사시도.
도 3은 도 1의 분해 사시도.
도 4는 본 발명 웜감속기의 웜샤프트와 웜휠의 연결구조를 나타낸 도면.
도 5는 도 1의 단면도.
도 6은 도 5의 측면도.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 자율 주행로봇용 구동장치는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 자율 주행로봇의 바퀴부(10)를 회전 구동시키는 구동장치로서, 상기 구동장치는 상기 바퀴부(10)에 연결수단(600)으로 연결되는 웜감속기(100)와; 상기 웜감속기(100)의 공간부(105) 내부에 일단부가 수평방향으로 배치되고 타단부가 서보모터(미도시)에 연동되도록 연결되는 웜샤프트(200)와; 상기 웜감속기(100)의 공간부(105) 내에 배치되고, 상기 웜샤프트(200)에 연동되도록 기어 치합되며, 중앙에 전면방향과 후면방향이 서로 연통되도록 개구된 중공(305)이 형성되는 웜휠(300)과; 상기 웜감속기(100) 내에 배치되고 상기 웜휠(300)의 회전을 지지하는 지지베어링과; 일측이 상기 웜휠(300)에 연동되도록 결합되고 타측이 연결수단(600)의 지지블록과 연결되어 상기 웜휠(300)의 회전력을 상기 바퀴부(10)측에 회전력을 전달하도록 상기 웜휠(300)의 외측에 결합되는 회전축블록(350)과; 상기 웜감속기(100)의 전면과 후면 양측에 각각 착탈 가능하게 나사 체결방식으로 결합되는 케이스 커버(500)와; 상기 웜감속기(100) 내에 배치되고 상기 웜샤프트(200)의 일단부 회전을 지지하며 상기 웜샤프트(200)의 돌출부(220)와 간섭되도록 접촉되는 조절베어링(710); 및 상기 웜감속기(100)의 일측에 결합되고 상기 웜샤프트(200)의 기어부(210) 백래쉬 조절을 위해 상기 조절베어링(710)을 수평방향으로 이동시키는 조절수단;을 포함하여 이루어진다.

도 1와 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 웜감속기(100)는 웜샤프트(200)와 웜휠(300)이 배치되는 웜감속기(100)로서, 자율 주행로봇(미도시)의 하부에 마련된 고정브라켓(미도시)에 취부되도록 마운팅 결합되도록 복수의 취부공(102)이 형성되며, 상기 웜휠(300)의 회전력이 회전축블록(350)을 통해 바퀴부(10)에 전달되는 구조를 갖는다.

또한, 상기 웜감속기(100)는 직육면체 형태로 형성되고, 바퀴부(10)와의 조립 및 유지 보수작업이 용이하도록 좌,우측 양측에 각각 케이스 커버(500)가 각각 착탈 가능하게 결합되는 구조를 갖는다.

이로 인해, 상기 웜감속기(100)는 좌측 또는 우측에 위치한 바퀴부(10)의 배치 방향에 관계없이 웜감속기(100)를 용이하게 조립할 수 있으며, 조립된 후에 바퀴부(10)와 조립된 케이스 커버(500)의 반대편에 위치한 케이스 커버(500)를 분해하여 부품 유지 보수작업을 수행할 수 있게 되어 작업 편의성을 증대시킬 수 있다.

상기 웜감속기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 웜샤프트(200)의 일단부가 수용되도록 결합되고, 상기 웜샤프트(200)의 기어부(210)에 기어 치합되는 웜휠(300)이 수용되도록 내부에 공간부(105)가 형성된 구조를 갖는다.

상기 공간부(105)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상부에 웜샤프트(200)가 수평방향으로 배치되고, 상기 웜샤프트(200)의 기어부(210) 하측에 웜휠(300)이 웜기어방식으로 치합되는 구조를 갖는다.

상기 웜샤프트(200)는 타단부가 상기 웜감속기(100)의 외측으로 배치되어 서보모터와 연동되도록 키결합되는 구조를 갖는다.

상기 웜휠(300)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공간부(105) 내에서 상기 지지베어링에 의해 회전이 지지되고, 상기 지지베어링은 상기 케이스 커버(500)와 웜휠(300) 사이에 개재되도록 배치된다.

상기 웜감속기(100)는 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일측에 베어링 커버(720)를 구비한 조절수단이 배치되고, 타측에 상기 공간부(105) 내에 배치되며 상기 웜샤프트(200)를 지지하는 복수의 회전베어링(410)과 상기 웜감속기(100)의 타측에 결합되어 상기 회전베어링(410)의 이탈을 방지하는 입력측 커버(150)가 구비된다.

상기 조절수단은 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 조절베어링(710)을 감싸도록 지지하고 상기 웜감속기(100)의 일측 내주면에 형성된 암나사산에 나사 체결되도록 외주면에 수나사산이 형성되는 베어링 커버(720)와, 상기 암나사산이 형성된 웜감속기(100)의 일측에 상측과 연통되도록 천공되고 내주면에 나사산이 형성되는 체결공(730), 및 상기 체결공(730)에 나사 체결되고 단부가 상기 베어링 커버(720)의 수나사산과 접촉되어 상기 베어링 커버(720)를 고정시키는 고정스톱퍼(740)로 구성된다.

또한, 상기 조절베어링(710)은 상기 웜샤프트(200)의 일단부에 결합되는 제1스냅링(250)에 의해 상기 조절베어링(710)의 좌측 부위에 대한 이탈을 방지하도록 지지되고, 상기 베어링 커버(720)의 내주면에 결합되는 제2스냅링(750)에 의해 상기 조절베어링(710)의 우측 부위에 대한 이탈을 방지하도록 지지되며, 상기 조절베어링(710)의 우측 부위가 상기 웜샤프트(200)의 외주면에 단턱지게 형성된 돌출부(220)에 지지된다.

또, 상기 베어링 커버(720)는 도 6에 도시된 바와 같이, 외주면에 형성된 수나사산이 상기 웜감속기(100)의 일측 내주면에 형성된 암나사산에 나사 체결되는 체결력에 의해 수평방향으로 이동되며, 이로 인해 수평방향 이동되는 베어링 커버(720)의 이동력에 의해 상기 조절베어링(710)을 매개로 상기 웜샤프트(200)의 수평방향 미세한 움직임을 조절할 수 있게 되어 상기 기어부(210)에 대한 백래쉬 간극을 줄일 수 있게 된다.

이때, 상기 베어링 커버(720)는 상기 수나사산과 암나사산과의 체결길이에 따라 상기 조절베어링(710)측에 전해지는 압력이 가변되고, 상기 조절베어링(710)을 통해 상기 수나사산과 암나사산의 체결력이 웜샤프트(200)측에 전달됨에 따라 웜샤프트(200)를 좌측에서 우측으로 이동시킬 수 있게 되어 웜샤프트(200)의 기어부(210)가 웜휠(300)의 기어에 밀착되어 백래쉬 간극을 줄이는 기능을 수행하게 된다.

상기 웜샤프트(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공간부(105) 내에서 좌측 부위(일단부)가 상기 조절베어링(710)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 공간부(105) 내에서 우측 부위가 복수의 회전베어링(410)에 의해 회전 가능하게 지지되는 구조를 갖는다.

상기 복수의 회전베어링(410)은 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 웜샤프트(200)측으로부터 전달되는 하중에 대해 충분한 지지력을 갖도록 복수 열의 복렬로 구성되며, 상기 웜감속기(100)의 타측 부위에 결합되는 입력측 커버(150)에 의해 이탈이 방지된다.

상기 케이스 커버(500)는 상기 웜감속기(100)의 전면과 후면에 나사 체결방식으로 결합된 상태에서 회전이 방지되도록 이탈방지수단(800)이 더 구비되며, 상기 이탈방지수단(800)은 상기 웜감속기(100)의 하부면에 천공 형성되는 고정공(810)과, 상기 고정공(810)을 통해 상기 케이스 커버(500)의 나사산에 접촉되어 상기 케이스 커버(500)의 회전을 방지하는 스톱퍼볼트(820)를 구비한다.

상기 스톱퍼볼트(820)는 내주면이 나사탭 가공된 고정공(810)을 통해 나사 체결되고, 나사 체결된 상태에서 상단부가 상기 케이스 커버(500)의 나사산에 접촉됨에 따라 상기 케이스 커버(500)의 회전을 방지하고 이로 인해 상기 케이스 커버(500)의 이탈을 방지하는 기능을 수행하게 된다.

상기 케이스 커버(500)는 조립을 위해 조립용 지그가 끼워지는 복수의 조립공(510)이 형성된다.

상기 회전축블록(350)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 웜휠(300)에 형성된 중공(305) 내에 축 결합되도록 끼워지는 축부(355)를 구비하고, 상기 웜휠(300)과 연동 회전되도록 결합볼트(360)로 체결된다.

상기 중공(305)은 상기 웜휠(300)의 전면과 후면 방향이 서로 연통되도록 개구되게 형성되며, 이로 인해 회전축블록(350)의 축부(355)가 전면 방향 또는 후면 방향에 각각 조립 가능한 구조를 갖는다.

상기 연결수단(600)은 도 3과 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전축블록(350)과 바퀴부(10) 사이를 연결하도록 상기 회전축블록(350)의 외측에 연결볼트(610)로 결합되고 상기 바퀴부(10)에 결합되도록 결합공(623)이 형성되며 외주 둘레에 서로 이격되는 연결플랜지(622)를 갖는 연결허브(620)와, 상기 연결허브(620)의 연결플랜지(622)와 상기 바퀴부(10)의 연동공(630)을 연결하도록 체결되는 체결볼트(640)를 구비한 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 1000kg 이하의 하중이 전달되는 자율 주행로봇의 바퀴부(10)측에 서보모터의 회전 구동력을 전달하도록 각 바퀴부(10)와 자율 주행로봇의 하부에 각각 조립되고, 서보모터의 회전 구동력이 웜샤프트(200)와 웜휠(300) 및 회전축블록(350)을 통해 연결수단(600)측으로 전달된다.

이때, 상기 웜감속기(100)는 웜휠(300)의 중공(305)이 상기 웜휠(300)의 전면과 후면 방향이 서로 연통되도록 개구되게 형성되며, 회전축블록(350)의 축부(355)가 상기 중공(305) 내에 끼워지도록 결합되어 전면 방향 또는 후면 방향에 각각 조립 가능함과 아울러, 웜감속기(100)의 전면과 후면에 케이스 커버(500)가 각각 착탈 가능하게 결합되므로, 좌측 또는 우측에 위치한 바퀴부(10)의 배치 방향에 관계없이 웜감속기(100)를 용이하게 조립할 수 있을 뿐만 아니라, 조립된 후에 바퀴부(10)와 조립된 케이스 커버(500)의 반대편에 위치한 케이스 커버(500)를 분해하여 부품 유지 보수작업을 수행할 수 있게 되어 조립 작업의 편의성과 유지 보수작업의 편의성을 증대시킬 수 있다.

상기 연결수단(600)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결허브(620)가 상기 회전축블록(350)과 연결볼트(610)로 연동 회전되도록 결합되어 있으므로, 상기 웜휠(300)의 회전 구동력이 상기 회전축블록(350)과 연결허브(620)를 통해 바퀴부(10)측에 전달되어 바퀴부(10)를 회전 구동시키게 된다.

즉, 본 발명의 구동장치는 바퀴부(10)측에 서보모터의 회전 구동력이 각각 전달되므로, 제어프로세서의 제어신호에 의해 각각 바퀴부(10)의 회전 구동을 제어하게 되며, 바퀴부(10)측에 연결수단(600)을 이용하여 직결식으로 회전축블록(350)과 결합되므로 동력전달구조(체인, 벨트 등의 부품)를 생략할 수 있게 되어 전체 부피를 콤팩트화할 수 있으며, 로봇의 주행 및 정지 동작시 신속한 동작이 이루어지는 이점을 갖는다.

본 발명은 웜감속기(100)의 부피가 콤팩트해짐에 따라 자율 주행로봇 전체의 전체 부피를 줄일 수 있고, 하중을 경감시킬 수 있으며, 현장에서의 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명의 웜샤프트(200)는 웜감속기(100)의 일측에 마련된 조절수단을 이용하여 웜샤프트(200)의 기어부(210)와 웜휠(300) 사이에 발생하는 백래쉬 간극을 최소화할 수 있다.

상기 조절수단은 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 커버(720)가 웜감속기(100)의 일측 내주면과 나사 체결되어 있으므로, 상기 베어링 커버(720)의 회전동작시 상기 베어링 커버(720)의 내부에 조절베어링(710)을 수평방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 조절베어링(710)을 매개로 웜샤프트(200)를 수평방향으로 이동시킬 수 있으므로, 웜샤프트(200)의 기어부(210)를 웜휠(300)의 기어측에 밀착시켜 백래쉬 간극을 최소화하도록 간극을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 조절수단은 상기 웜감속기(100)의 일측에 상측과 연통되도록 천공되고 내주면에 나사산이 형성되는 체결공(730)과, 상기 체결공(730)에 나사 체결되고 단부가 상기 베어링 커버(720)의 수나사산과 접촉되어 상기 베어링 커버(720)를 고정시키는 고정스톱퍼(740)가 구비됨에 따라, 상기 베어링 커버(720)의 백래쉬 간극 조절작업이 완료된 후에, 상기 고정스톱퍼(740)를 체결공(730)을 통해 체결시키고 상기 고정스톱퍼(740)의 하단부를 상기 베어링 커버(720)의 수나사산에 접촉시킴에 따라 베어링 커버(720)의 회전을 방지할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명의 케이스 커버(500)는 웜감속기(100)의 전면과 후면에 각각 나사 체결방식으로 결합된 후에, 이탈방지수단(800)에 의해 상기 케이스 커버(500)의 회전을 방지할 수 있다.

상기 이탈방지수단(800)은 고정공(810)이 웜감속기(100)의 전면과 후면측 하부면에 각각 천공 형성되고, 상기 고정공(810)을 통해 상기 케이스 커버(500)의 나사산에 접촉되는 스톱퍼볼트(820)를 구비함으로써, 상기 스톱퍼볼트(820)의 상단부가 상기 케이스 커버(500)의 나사산에 접촉됨에 따라 상기 케이스 커버(500)의 회전을 방지하고 이로 인해 상기 케이스 커버(500)의 이탈을 방지하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 본 발명은 웜샤프트(200)를 회전 가능하게 지지하는 단열(單列; 일렬)의 조절베어링(710)과 복렬의 회전베어링(410)을 구비함에 따라, 웜감속기(100)의 부피를 콤팩트화하면서 웜샤프트(200)로부터 전달되는 하중에 대해 충분한 지지력을 가질 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞서 설명된 실시 예에 국한되어 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 이상에서와 같이 설명한 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 : 바퀴부 100 : 웜감속기
102 : 취부공 105 : 공간부
150 : 입력측 커버 200 : 웜샤프트
210 : 기어부 220 : 돌출부
250 : 제1스냅링 300 : 웜휠
305 : 중공 350 : 회전축블록
355 : 축부 360 : 결합볼트
410 : 회전베어링 500 : 케이스 커버
510 : 조립공 600 : 연결수단
610 : 연결볼트 620 : 연결허브
622 : 연결플랜지 623 : 결합공
630 : 연동공 640 : 체결볼트
710 : 조절베어링 720 : 베어링 커버
730 : 체결공 740 : 고정스톱퍼
750 : 제2스냅링 800 : 이탈방지수단
810 : 고정공 820 : 스톱퍼볼트

Claims

자율 주행로봇의 바퀴부(10)를 회전 구동시키는 구동장치로서,
상기 구동장치는 상기 바퀴부(10)에 연결수단(600)으로 연결되는 웜감속기(100)와;
상기 웜감속기(100)의 공간부(105) 내부에 일단부가 수평방향으로 배치되고 타단부가 서보모터에 연동되도록 연결되는 웜샤프트(200)와;
상기 웜감속기(100)의 공간부(105) 내에 배치되고, 상기 웜샤프트(200)에 연동되도록 기어 치합되며, 중앙에 전면방향과 후면방향이 서로 연통되도록 개구된 중공(305)이 형성되는 웜휠(300)과;
상기 웜감속기(100) 내에 배치되고 상기 웜휠(300)의 회전을 지지하는 지지베어링과;
일측이 상기 웜휠(300)에 연동되도록 결합되고 타측이 연결수단(600)의 지지블록과 연결되어 상기 웜휠(300)의 회전력을 상기 바퀴부(10)측에 회전력을 전달하도록 상기 웜휠(300)의 외측에 결합되는 회전축블록(350)과;
상기 웜감속기(100)의 전면과 후면 양측에 각각 착탈 가능하게 결합되는 케이스 커버(500)와;
상기 웜감속기(100) 내에 배치되고 상기 웜샤프트(200)의 회전을 지지하며 상기 웜샤프트(200)의 돌출부(220)와 간섭되도록 접촉되는 조절베어링(710); 및
상기 웜감속기(100)의 일측에 결합되고 상기 웜샤프트(200)의 기어부(210) 백래쉬 조절을 위해 상기 조절베어링(710)을 수평방향으로 이동시키는 조절수단;을 구비한 것을 특징으로 하는 자율 주행로봇용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조절수단은 상기 조절베어링(710)을 감싸도록 지지하고 상기 웜감속기(100)의 일측 내주면에 형성된 암나사산에 나사 체결되도록 외주면에 수나사산이 형성되는 베어링 커버(720)와,
상기 암나사산이 형성된 웜감속기(100)의 일측에 상측과 연통되도록 천공되고, 내주면에 나사산이 형성되는 체결공(730), 및
상기 체결공(730)에 나사 체결되고 단부가 상기 베어링 커버(720)의 수나사산과 접촉되어 상기 베어링 커버(720)를 고정시키는 고정스톱퍼(740)를 구비한 것을 특징으로 하는 자율 주행로봇용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 웜감속기(100)는 타측 부위에 상기 공간부(105) 내에 배치되고 상기 웜샤프트(200)를 지지하는 복수의 회전베어링(410)과,
상기 웜감속기(100)의 타측에 결합되며 상기 회전베어링(410)의 이탈을 방지하는 입력측 커버(150)가 구비된 것을 특징으로 하는 자율 주행로봇용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연결수단(600)은 상기 회전축블록(350)과 바퀴부(10) 사이를 연결하도록 상기 회전축블록(350)의 외측에 연결볼트(610)로 결합되고 상기 바퀴부(10)에 결합되도록 결합공(623)이 형성되며 외주 둘레에 서로 이격되는 연결플랜지(622)를 갖는 연결허브(620)와,
상기 연결플랜지(622)와 상기 바퀴부(10)를 연결하도록 체결되는 체결볼트(640)를 구비한 것을 특징으로 하는 자율 주행로봇용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스 커버(500)는 상기 웜감속기(100)의 전면과 후면에 나사 체결방식으로 결합된 상태에서 회전이 방지되도록 이탈방지수단(800)이 더 구비되며,
상기 이탈방지수단(800)은 상기 웜감속기(100)의 하부면에 천공 형성되고 내주면에 나사 가공된 고정공(810)과,
상기 고정공(810)을 통해 결합되고 상단부가 상기 케이스 커버(500)의 나사산에 접촉되어 상기 케이스 커버(500)의 회전을 방지하는 스톱퍼볼트(820)를 구비한 것을 특징으로 하는 자율 주행로봇용 구동장치.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
상기 케이스 커버(500)는 조립을 위해 조립용 지그가 끼워지는 복수의 조립공(510)이 형성된 것을 특징으로 하는 자율 주행로봇용 구동장치.