KR20050116376A

KR20050116376A - 물체 이동 기구

Info

Publication number: KR20050116376A
Application number: KR1020057017063A
Authority: KR
Inventors: 조우신 장
Original assignee: 조우신 장
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-12-12
Also published as: JP4302137B2; EP1619002A4; CN1215922C; EP1619002A1; CN1438096A; KR100791615B1; US20060214608A1; US7256559B2; EP1619002B1; WO2004080664A1; JP2006519726A

Abstract

본 발명은 방향을 바꾸지 않은 채로 직접 앞, 뒤, 좌, 우 네가지 방향으로 이른바 "사방향 이동(四向移動)" 방식으로 움직일 수 있는 물체 이동 기구에 관한 것으로서, 주로 로봇 등 기계와 전력 물체에 사용된다. 이것은 상호 수직하는 2 조의 바퀴(그 바퀴는 총 4 줄로 나눠지는데 직사각형 형식으로 배열된다. 같은 방향으로 도는 것들이 한 조이다.)를 바퀴의 양식으로 설계하는 것이다. "사방향이동"을 실현시키려는 가능한 방안은 2 가지가 있다. 즉, 하나는 그 중 한 조의 바퀴의 높이를 조정하는 것이고 또 하나는 전통적 바퀴 형태인 원형을 원형 편심 바퀴나 혹은 타원형이나 비원형의 다른 형태(이를테면 정사각형)로 개정하고 그의 직경을 이용하여 이동 물체의 위치를 (수직 방향의 바퀴가 땅에서 벗어나고 장애가 되지 못하도록) 높이 추켜드는 것이다.

Description

물체 이동 기구{WALKING STRUCTURE OF OBJECT}

본 발명은 일종의 물체 이동 기구에 관한 것으로서, 주로 로봇 등의 기계와 전력 물체에 사용된다.

평면 위에서 바퀴를 사용하여 이동하는 물체에 관한 것으로서, 통상적인 방식은 밑바닥의 왼쪽과 오른쪽 위치에 각각 하나의 구동 바퀴를, 그리고 앞쪽과 뒤쪽 위치에 한 개의 회동 자재 지지 바퀴를 설치하는 것이다(도 1 참조). 두개의 바퀴가 같은 방향으로 움직인다면 물체는 앞으로나 뒤로 움직인다. 두개의 바퀴 중의 하나가 움직이지만 다른 하나가 움직이지 않거나 반대 방향으로 움직이게 된다면 물체는 방향을 바꾸어 회전하게 된다. 좌회전 또는 우회전 90°로 가고 난 다음에 계속 앞으로나 뒤로 간다면 물체는 원래 방향에 상응하는 좌회전하거나 우회전하게 된다. 이러한 이동 방식은 중대한 문제점을 초래하고 있다. 즉, 방향을 바꿀 때에는 무조건 회전 동작을 하여야 하는데, 이 때 소모되는 시간과 에너지는 0.78개의 바퀴 간격을 지나가는 것에 해당되고, 물체가 시동하는 순간 앞으로나 뒤로만 움직일 수 있어서 하나의 바퀴가 움직이지만 다른 하나가 움직이지 않더라도 그 순간에는 여전히 앞으로나 뒤로 가게 되고, 만약 두개의 바퀴가 서로 반대방향으로 움직인다면 그 자리에 멈춰 서게 되는 것을 볼 수 있다. 우리는 이런 이동 기구를 "양방향 이동" 기구라 명한다. 예를 들면, 자동차나 완구나 무한 궤도를 통한 여러 가지 물체 이동 기구는 대부분이 이런 "양방향 이동"방식으로 움직인다.

도 1은 통상의 물체 이동 기구의 바퀴 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 이동 기구의 바퀴 구성을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 실시예 1이 하나의 모터 구동 바퀴만을 사용할 시의 왼쪽/오른쪽 바퀴의 회전 상태를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 실시예 1이 하나의 모터 구동 바퀴만을 사용할 시의 앞/뒷바퀴의 회전 상태를 나타낸 사시도.

도 6은 도 4의 평면도.

도 7은 도 6의 변형례 1의 사시도.

도 8은 도 6의 변형례 2의 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 실시예 2의 사각형 바퀴의 위치를 나타낸 상태도.

도 10은 본 발명에 따른 실시예 2의 사각형 바퀴의 또 다른 하나의 위치를 나타낸 상태도.

도 11은 본 발명에 따른 실시예 2의 전동을 나타낸 상태도.

도 12는 도 11의 우측면도.

도 13은 도 11의 저면도.

도 14는 도 13의 변형례의 사시도.

도 15는 본 발명에 따른 실시예 2가 하나의 모터 구동 바퀴만을 사용할 때의왼쪽/오른쪽 바퀴의 회전 상태를 나타낸 사시도.

도 16은 본 발명에 따른 실시예 2가 하나의 모터 구동 바퀴만를 사용할 때의앞/뒷바퀴의 회전 상태를 나타낸 사시도.

도 17은 본 발명에 따른 "씌워 이동"하는 방식을 나타낸 사시도.

도 18은 본 발명에 따른 "안고 이동"하는 방식을 나타낸 사시도.

도 19는 바퀴가 돌지만 윤축이 고정되는 바퀴 단면도.

도 20은 바퀴와 윤축이 다 돌아가는 바퀴 단면도.

도 21은 승강 맨드릴 편향 교정 장치를 나타낸 단면도.

도 22는 단일 구동 바퀴 방식의 편향 교정 장치를 나타낸 사시도.

도 23은 계전기 구동 쉬프터 포크 방식의 편향 교정 장치를 나타낸 단면도.

[도면 부호의 설명]

11: 앞바퀴 12: 왼쪽 바퀴

13: 오른쪽 바퀴 14: 뒷바퀴

l5: 윤축 16: 회동 자재 지지 바퀴

17: 윤축 받침대 18: 회전 바퀴

19: 비회전 바퀴 20: 전동 벨트

21: 벨트 바퀴 22: 구동 기어

23: 전환 기어 24: 벨트 기어

25: 원추형 기어 26: 원추형 벨트 기어

27: 전동 벨트 28: 바퀴

29: 작은 모터 30: 웜

31: 너트 32: 전환 봉

33: 전환 봉 축 34: 미조정 스위치 또는 광전 스위치

35: 이동 기구 36: 물체 주체

37: 모터 웜 38: 웜 휠

39: 회전축 40: 바닥

41: 깔개 42: 맨드릴

43: 고무 깔개 44: 이동용 바퀴(육각형 바퀴)

45: 이동용 바퀴 구동 벨트 46: 윤축

47: 밑바닥 48: 편향 교정 바퀴 구동 벨트

49: 편향 교정 바퀴(육각형 바퀴) 50: 윤축 받침대

51: 이동 바퀴 52: 편향 교정 바퀴

53: 쉬프터 포크 54: 용수철

55: 풀 로드 56: 밑바닥

57: 계전기 58: 기둥형 태핏

59: 고리 모양의 홈 60: 활 모양의 홈

본 발명은 상기 문제점을 극복하고, 방향을 바꾸지 않은 채로 직접 앞, 뒤,좌, 우 네가지 방향으로 이른바 "사방향 이동"방식으로 움직일 수 있는 물체 이동 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 아래와 같은 구성 방안을 통하여 그 목적을 달성하는 것으로서, 본 발명은 일종의 물체 이동 기구로서 밑바닥, 앞바퀴, 왼쪽 바퀴, 및 보조 바퀴 등을 포함하고, 앞바퀴는 앞으로나 뒤로 움직일 수 있는데 밑바닥 아래쪽 전방의 가장자리에 설치되고 그 윤축은 가로로 설치되며, 왼쪽 바퀴는 좌회전이나 우회전을 할 수 있는데 밑바닥 아래쪽 왼쪽 가장자리에 설치되고 그 윤축은 세로로 설치되며, 보조 바퀴는 밑바닥 아래쪽에 설치된다.

상기 보조 바퀴는 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴를 포함하고 뒷바퀴는 앞으로나 뒤로 갈 수 있는데 밑바닥 뒤쪽 가장자리에 설치되며 그 윤축은 가로로 설치되고, 오른쪽 바퀴는 좌회전이나 우회전을 할 수 있는데 밑바닥 오른쪽 가장자리 주위에 설치되며 그 윤축은 세로로 설치된다.

뒷바퀴와 오른쪽 바퀴는 지지 바퀴일 뿐만 아니라 구동 바퀴이기도 하다. 앞/뒷바퀴는 앞/뒤 윤축 지지대를 통하여 밑바닥에 앞/뒷바퀴의 구동 기구와 서로 연결되도록 평행 설치되고, 왼쪽/오른쪽 바퀴는 왼쪽/오른쪽 윤축 지지대를 통하여 밑바닥에 왼쪽/오른쪽 바퀴의 구동 기구와 서로 연결되도록 평행 설치되며, 뒷바퀴는 앞바퀴와 동시에 돌아가고 오른쪽 바퀴는 왼쪽 바퀴와 동시에 돌아간다.

본 발명의 밑바닥은 고정 바닥 부분과 승강 바닥 부분으로 구성된다. 앞/뒤윤축 지지대는 고정 바닥에 설치되고, 왼쪽/오른쪽 윤축 지지대는 승강 바닥에 설치되며, 고정 바닥 부분에 승강 기구가 설치된다. 상기 승강 기구는 모터, 미조정 스위치 또는 광전 스위치, 왼쪽/오른쪽 웜축, 웜, 안쪽 나사산 웜휠, 웜휠 고정 선반, 전동 벨트, 및 벨트 바퀴 등을 포함하여 구성된다. 웜과 벨트 바퀴는 왼쪽/오른쪽 웜 축에 따로 연결되는데 전동 벨트는 벨트 바퀴에 설치된다. 승강 바닥에 는 리드 스크루가 설치되고, 안쪽 나사산 웜휠이 그 리드 스크루에 선회되게 설치되어 웜과 서로 맞물려 있고 또한 웜휠 고정 선반을 통하여 고정 바닥에 고정되어 연접된다. 미조정 스위치 또는 광전 스위치는 고정 바닥의 아래쪽에 설치된다.

앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 모두 모터, 구동 기어, 전동 기어, 전동 벨트, 및 벨트 바퀴를 포함하고, 구동 기어는 모터의 축에 설치되는데 전동 기어는 구동 기어와 서로 맞물려져 있다. 전동 벨트는 전동 기어와 벨트 바퀴에 연결되고 앞/뒷바퀴 구동 기구는 고정 바닥에 정착되는데 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 승강 바닥에 설치된다. 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 각각 하나의 전환기구와 연결되고 그 전환 기구는 또 하나의 구동 기구와 연결된다. 상기 앞/뒷바퀴 구동 기구는 원추형 기어, 원추형 벨트 기어, 전동 벨트, 벨트 바퀴와 고정 받침대를 포함한다. 원추형 기어와 원추형 벨트 기어는 고정 받침대에 설치되는데 서로 잘 맞물려져 있고 벨트 바퀴는 앞/뒷바퀴에 설치되며, 전동 벨트는 원추형 벨트 기어와 벨트 바퀴에 설치되고, 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 벨트 기어, 벨트 바퀴, 전동 벨트, 및 승강 받침대를 포함한다. 벨트 기어는 승강 받침대에 설치되고, 벨트 바퀴는 왼쪽/오른쪽 바퀴에 설치되며, 전동 벨트는 벨트 기어와 벨트 바퀴에 설치된다. 상기 전환 기구는 전환 기어와 전환 봉을 포함한다. 전환 기어는 전환 봉의 한쪽에 설치되고 전환 봉의 다른 한쪽은 고정 받침대와 연결되며, 그 중간 부분은 고정 홈과 핀 축을 통하여 승강 받침대에 연결된다. 상기 구동 기구는 모터, 구동 기어, 전동 기어를 포함한다. 구동 기어는 모터의 축에 설치되고 전동 기어는 전환 기어와 구동 기어와 따로 맞물려져 있으며, 앞/뒷바퀴 구동 기구와, 구동 기구와, 고정 받침대와 고정 받침대는 고정 바닥에 고정되고, 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구와, 승강 받침대와 승강 받침대는 승강 바닥에 고정된다.

본 발명의 앞/뒷바퀴와 왼쪽/오른쪽 바퀴는 모두 원형 편심 바퀴이거나 혹은 비원형 바퀴이다. 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 모두 밑바닥에 고정되는데 모터, 구동 기어, 전동 기어, 전동 벨트, 및 벨트 바퀴를 포함하고, 구동 기어는 모터의 축에 설치되고, 전동 기어는 구동 기어와 서로 맞물려져 있으며, 벨트 바퀴는 앞/뒷바퀴와 왼쪽/오른쪽 바퀴에 설치되고, 전동 벨트는 전동 기어와 벨트 바퀴에 설치된다.

본 발명은 일종의 물체 이동 기구에 관한 것으로서, 주로 밑바닥(3), 앞바퀴(1-l), 왼쪽 바퀴(1-2) 와 보조 바퀴로 구성된다. 앞바퀴(1-1)는 앞으로나 뒤로 갈 수 있는데 밑바닥(3) 아래쪽 전방의 가장자리에 설치되고 그 윤축은 가로로 설치되며, 왼쪽 바퀴(1-2)는 좌회전이나 우회전을 할 수 있는데 밑바닥(3)의 아래쪽 왼쪽가장자리에 설치되고 그 윤축은 세로로 설치되며, 보조 바퀴는 밑바닥(3)의 아래쪽에 설치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보조 바퀴는 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴를 포함한다. 뒷바퀴는 앞으로나 뒤로 갈 수 있는데 밑바닥(3) 뒤쪽 가장자리에 설치되고 그 윤축은 가로로 설치되며, 오른쪽 바퀴는 좌회전이나 우회전을 할 수 있는데 밑바닥(3)의 오른쪽 가장자리 주위에 설치되고 그 윤축은 세로로 설치된다.

[실시예 1]

도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밑바닥(3)은 고정 바닥 부분(3-1)과 승강 바닥 부분(3-2)으로 구성된다. 앞/뒤 윤축 지지대 (2-1)는 고정 바닥(3-1)에 장치되고, 왼쪽/오른쪽 윤축 지지대(2-2)는 승강 바닥(3-2)에 고정되며, 고정 바닥 부분(3-1)에 승강 기구가 설치된다. 상기 승강 기구는 모터(4-1), 미조정 스위치 또는 광전 스위치(4-2), 왼쪽/오른쪽 웜축(4-3, 4-4), 웜(4-5), 안쪽 나사산 웜휠(4-6), 웜휠 고정 선반(4-7), 전동 벨트(4-8), 및 벨트 바퀴(4-9) 등으로 구성된다. 웜(4-5)과 벨트 바퀴(4-9)는 왼쪽/오른쪽 웜축 (4-3, 4-4)에 따로 연결되는데 전동 벨트(4-8)는 벨트 바퀴(4-9)에 설치되고 이는 다른 한 측의 웜을 구동시킬 수 있다. 승강 바닥(3-2)에는 리드 스크루(3-3)가 장치되고, 안쪽 나사산 웜 휠(4-6)은 상기 리드 스크루(3-3)에 선회 가능하게 설치되는데 웜(4-5)과 서로 맞물려 있고 또한 웜휠 고정 선반(4-7)을 통하여 고정 바닥(3-1)에 고정되어 연접되며, 미조정 스위치 또는 광전 스위치(4-2)가 고정 바닥(3-1)의 아래쪽에 설치되는데 승강 바닥(3-2)의 두께를 측정할 수 있다. 그 안에 있는 용수철의 길이는 바로 승강 바닥(3-2)이 상하로 움직일 수 있는 거리에 승강 바닥(3-2) 두께를 더한 길이이다. 즉, 활 모양의 용수철이 풀리면 모터(4-1)는 즉시 멈추게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 모두 모터(5-1), 구동 기어(5-2), 전동 기어(5-3), 전동 벨트(1-9), 및 벨트 바퀴(1-8)를 포함하고, 구동 기어(5-2)는 모터(5-1)의 축에 설치되는데 전동 기어 (5-3)는 구동 기어(5-2)와 서로 맞물려져 있으며 전동 벨트(1-9)는 전동 기어(5-3) 와 벨트 바퀴(1-8)에 연결되고 앞/뒷바퀴 구동 기구는 고정 바닥(3-1)에 정착되는데 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 승강 바닥(3-2)에 설치된다.

도 4, 도 5, 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 각각 하나의 전환 기구와 연결되고 그 전환 기구는 또 하나의 구동 기구와 연결된다. 상기 앞/뒷바퀴 구동 기구는 원추형 기어(6-1), 원추형 벨트 기어(6-2), 전동 벨트(1-9), 벨트 바퀴(1-8)와 고정 받침대(6-3)를 포함하고, 원추형 기어(6-1)와 원추형 벨트 기어(6-2)는 고정 받침대(6-3)에 설치되는데 서로 잘 맞물려져 있으며 벨트 바퀴(1-8)는 앞/뒷바퀴(1-1, 1-3)에 설치되고 전동 벨트(1-9)는 원추형 벨트 기어(6-2)와 벨트 바퀴(1-8)에 설정된다. 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 벨트 기어(7-1), 벨트 바퀴(1-8), 전동 벨트(1-9)와 승강 받침대(7-2)를 포함하고, 벨트 기어(7-1)는 승강 받침대(7-2)에 설치되며 벨트 바퀴(1-8)는 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)에 설치되고, 전동벨트(1-9)는 벨트 기어(7-1)와 벨트 바퀴(1-8)에 설정된다. 상기 전환 기구는 전환 기어(8-1)와 전환 봉(8-2)을 포함하고 전환 기어(8-1)는 전환 봉(8-2)의 한쪽에 설치되며 전환 봉(8-2)의 다른 한쪽은 고정 받침대(8-6)와 연결되고 그 중간 부분은 고정 홈(8-3)과 핀 축(8-4)을 통하여 승강 받침대(8-5)에 연결된다. 상기 구동 기구는 모터(5-l), 구동 기어(5-2), 전동 기어(5-4)를 포함하고, 구동 기어(5-2)는 모터(5-1)의 축에 설치되고 전동 기어 (5-4)는 전환 기어(8-1)와 구동 기어(5-2)와 따로 맞물려져 있으며, 앞/뒷바퀴 구동 기구, 구동 기구, 고정 받침대(6-3), 및 고정 받침대(8-6)는 고정 바닥(3-1)에 고정되고, 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구, 승강 받침대(7-2), 및 승강 받침대(8-5)는 승강 바닥(3-2)에 고정된다.

모터(4-1)는 웜(4-5)에 사용되고 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)의 지상 높이를 조절할 수 있다. 모터(4-1)는 벨트 바퀴(4-9)와 전동 벨트(4-8)를 통하여 웜(4-5)과 웜(4-6)을 전동시키고 이에 따라 스크루(3-3)의 상승 혹은 하락을 일으켜서 승강 바닥(3-2)을 치켜 올리거나 내리게 되는데, 전환 봉(8-2), 전환 기어(8-1), 벨트 기어(7-1), 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)도 마찬가지로 추켜올려지거나 내려지게 된다. 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)가 최저의 위치에 처할 때, 미조정 스위치(4-2) 안에 있는 용수철이 자동적으로 풀어지게 되는데 모터(4-1)는 회전이 중지되고 모터(5-1)는 회전이 시작된다. 즉, 구동 기어(5-2), 전동 기어(5-4), 전환 기어(8-l), 벨트 기어(7-l), 전동 벨트(1-9), 벨트 바퀴(1-8)를 통하여 왼쪽/오른쪽바퀴(1-2, 1-4)를 돌게 하면 본 이동 기구는 좌/우향으로 이동할 수 있다. 또 한편으로는 본 이동 기구가 앞으로 가거나 뒤로 물러갈 경우, 모터(5-1)의 회전은 중지되고 모터(4-1)의 회전이 시작된다. 이에 승강 바닥(3-2)의 지상 높이를 조절함으로써 미조정 스위치(4-2) 안에 있는 용수철이 내리눌리게 되는데 그 용수철이 다시 한번 풀어지게 되는 그 순간, 승강 바닥(3-2)은 최고의 위치에 처하며 모터 (4-1)의 회전은 중지되고 모터(5-1)의 회전이 시작된다. 다시 말하면, 구동 기어 (5-2), 전동 기어(5-4), 전환 기어(8-1), 원추형 기어(6-1), 원추형 벨트 기어(6-2), 전동 벨트(1-9), 및 벨트 바퀴(1-8)를 통하여 앞/뒷바퀴(1-1, 1-3)가 돌게끔 하면 본 이동 기구는 앞으로나 뒤로 이동할 수 있다. 본 실시예의 결함은 바퀴가 쳐올려지거나 내려질 때에 모두 시간이 소요되는 점은 있지만, 그러나 그런 식으로 진행하는 과정에서 걸리는 그러한 시간은 통상의 방식에서 소요되는 시간, 즉 도 1에 도시된 바와 같은 방식에서의 물체 이동 방향을 바꾸는 데 드는 시간보다는 더 적다는 것은 당연하다.

상기 방안은 다른 경우에 따라 더 간편해지게 될 수도 있다. 오직 앞바퀴와 왼쪽 바퀴는 구동 바퀴이고, 뒷바퀴(1-5)와 오른쪽 바퀴(1-6)는 일반적인 지지 바퀴이다. 그들은 각각 고정 바닥(1-5)과 승강 바닥(3-2)에 고정되는데 도 7에 도시된 바와 같다. 또는 뒷바퀴(1-5)는 지지 바퀴로 고정 바닥(3-1)에 고정되고 오른쪽 바퀴(1-7)는 회동 자재 바퀴로 고정 바닥(3-1)에 고정되기도 하는데 도 8에 도시된 바와 같다. 심지어는 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴는 단 하나의 회동 자재 바퀴로 병합되는데 고정 바닥(3-1)의 아래쪽의 오른쪽 뒤쪽에 고정된다

[실시예 2]

바퀴를 축이 원심에 있지 않는 원형 바퀴로 개조하고, 또는 타원형, 다각형,활 모양, 별 모양 등 비원형의 규칙적이거나 비규칙적인 임의 형태의 바퀴로 개조한다. 사각형 바퀴의 예를 들면, 도 1l, 도 12, 도 13에 도시된 바와 같이, 구동 기구는 모터(5-1), 구동 기어(5-2), 전동 기어(5-3), 전동 벨트(1-9)와 벨트 바퀴 (1-8)로 구성된다. 구동 기어(5-2)는 모터(5-1)의 축에 설치되는데 전동 기어(5-3) 는 구동 기어(5-2)와 서로 맞물려 있다. 벨트 바퀴(1-8)는 앞/뒷바퀴(1-1, 1-3)와 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)에 설치되고, 전동 벨트(1-9)는 전동 기어(5-3)와 벨트 바퀴(1-8)에 연결되며, 모터(5-1)는 구동 기어(5-2)를 움직이게 하고, 구동 기어 (5-2)는 전동 기어(5-3)를 움직이게 하며, 전동 기어(5-3)는 또 전동 벨트(1-9)와 벨트 바퀴(1-8)를 통하여 바퀴를 움직이게 한다. 이동 기구가 정지 상태에 처할 때 바퀴는 관성에 의하여 평면 위에 멈추게 되는데 사각형의 한 변, 즉 그 최저 위치에 멈추게 되는 것이다(도 9 참조). 제1 조의 바퀴가 회전할 때, 그 이동 기구는 점차 땅에서 벗어나며, 다른 한 조의 바퀴는 전동 벨트에 끌리기 때문에 바퀴의 중력 관성에만 의해서는 회전하지는 못하게 되는데 오직 제1 조의 바퀴를 따라 추켜올려지게 된다(도 10 참조). 회전하는 바퀴가 그의 최고 위치를 넘어간 다음에 또 그 이동 기구의 중력 관성에 의하여 그의 최저 위치로 돌아올 수 있다. 사각형의 다른 변은 상기 방식으로 두 개의 전동기가 번갈아 운전하는 것이다. 즉, 한 개가 회전할 때 다른 한 개가 회전하지 않고, 또 정방향의 회전과 반대 방향의 회전을 더하면 본 이동 기구는 수시로 앞, 뒤, 좌, 우로 직선 운동을 할 수 있는데 높이와 방향을 바꾸는 데 시간은 소요되지 않는다. 매번 움직일 때마다 모두 고정적인 거리, 즉 다각형의 한 변의 길이, 타원형의 반 바퀴, 또는 축이 원심에 있지 않는 원형의 한 바퀴인 고정 거리를 통과하기 때문에, 일반형 직류 전동기로 가격이 비싼 스테핑 모터를 대체할 수 있는데, 물론 스테핑 모터만 사용할 수도 있다. 실시예 1에서와 같이, 도 14에 도시된 바에 따르면 오로지 앞바퀴와 왼쪽 바퀴가 구동 바퀴이고 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴가 일반적인 회동 자재 바퀴이다. 심지어 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴는 단 하나의 회동 자재 바퀴로 병합되는 것이다.

전자 밸브 또는 작은 모터가 구동하는 웜 너트와 전환 기어는 오로지 한 개의 전동기를 사용하여 두 조의 바퀴를 구동해도 된다. 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 웜(30)은 모터(29)의 축에 조립되고, 너트(31)는 웜(30)에 설치되며, 전환 봉(32)의 한쪽은 너트(31)와 연결되고 다른 한쪽은 전환 기어(23)와 연결된다. 중간 홈은 전환 봉의 축(33)을 통하여 위치 정착하고, 구동 기어(22)는 이동 모터에 고정된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 작은 모터(29)가 그 축에 있는 웜(30)을 통하여 그 축에 설치되는 전환 봉 너트(31)를 모터(29) 근처로 밀 때, 전환 봉의 다른 한쪽에 고정되는 전환 기어(23)는 왼쪽/오른쪽 바퀴를 전동하는 벨트 기어(24) 쪽으로 밀리게 되는데 모터의 구동 기어(22)의 영향 하에 벨트 기어(24)와 전동 벨트(27)를 통하여 왼쪽/오른쪽 바퀴가 구동된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 앞/뒷바퀴가 회전할 때 작은 모터(29)는 신속하게 반대 방향 회전을 하게 됨으로써 전환 봉(32)이 모터(29)에서부터 멀리 밀리게 되어서, 전환 기어(23)가 원추형 기어(25) 쪽으로 끌려오게 되고, 구동 기어(22)는 전환 기어(23)와 원추형 기어(25)를 통하여 수직 방향의 원추형 벨트 기어(26)를 구동하며, 전동 벨트(27)를 통하여 앞/뒷바퀴를 구동한다. 작은 모터(29)는 마이크로 스테핑 모터일 수도 있고 마이크로 직류 전동기일 수도 있다. 다시 말하면 직류 전동기(29)가 회전을 멈추는 시간을 통제할 수 있도록 하기 위하여 너트(31)의 양쪽에 위치 정착용의 미조정 스위치 또는 광전 스위치(34)를 조립해야 한다.

상기 실시예 2의 문제점은 물체가 이동시 조금 흔들리게 되는 것이다. 때문에 진동 방지 장치를 설치하는 것이 좋다. 또 하나의 해결 방법은 물체 전체를 상호간 독립하는 두 부분으로 나누는 것이다. 즉, 물체의 주체를 한 부분으로 하고, 이동 기구를 분리 가능한(직접 연결된 것이 아님) 다른 한 부분으로 하는 것이다. 물체 밑바닥의 중간 부분은 비어 있고, 그 4개의 가장자리에 물체 전체를 지탱할 수 있는 세 개나 네 개의 회동 자재 바퀴를 조립하는데, 이동 기구는 바로 물체 밑바닥의 중간 부분에 설치되어 물체 주체와 가까이 있기도 하고 떨어져 있기도 하므로, 이동 과정에서의 최고 위치일 때에는 물체 주체에 접하지 않는데, 그로 인하여 물체는 밀리거나 끌리거나 하는 식으로 각 방향으로 이동하게 된다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 물체는 주체가 우선 이동 기구의 가장자리에 접하면 밀리게 되며("씌워 이동"하는 방식), 도 18에 나타낸 바와 같이 주체가 우선 이동 기구의 중앙 위치를 접하면 끌리게 되는 것이다("안고 이동"하는 방식). 이렇게 설치하는 장점은 이동 기구가 전체 물체를 올려쳐들 필요 없이 자체만 올려쳐들면 되는 것이다. 따라서, 출력도 비교적 경제적이고 물체 자체도 흔들리지 않게 된다. 본 실시예는 실시예 1에도 적합하다.

보충적으로 설명하면, 상기 구동 바퀴는 모터나 엔진에 기어, 웜, 체인, 벨트, 마찰륜 등으로 전동되는 바퀴를 말한다. 본 발명은 모두 동기 전동 벨트(synchronous belt)로 전동되고 그 윤축은 바퀴와 함께 고정될 수 있으며 함께 윤축 지지대 위에서 전동된다. 도 19는 이와 같은 바퀴, 윤축, 및 윤축 지지대를 나타낸 단면도이다. 또 한편으로, 윤축의 한쪽이 윤축 지지대에 고정되고 다른 한쪽은 바퀴 안에 끼여 있는데, 바퀴가 돌지만 축은 돌지 않는다. 도 20은 이런 바퀴, 윤축, 및 윤축 지지대를 나타낸 단면도이다. 도 19와 도 20은 모두 사각형 바퀴를 예로 든 것이다. 바퀴는 단일의 바퀴(도 2)일 수도 있고 일반적인 양측륜(도3, 도6, 도 9) 또는 같은 축에 분포되는 몇 개의 바퀴(도 11, 도 19)일 수도 있다. 회전할 때에 같은 방향으로 움직이는 바퀴는 한 조이다. 즉, 앞바퀴와 뒷바퀴가 한 조가 되고, 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴가 한 조가 되며, 임의 한 조의 바퀴는 땅에 닿을 때에 반드시 물체 전체의 안정성(중심)을 확보해야 한다. 만약 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴가 하나의 회동 자재 바퀴로 병합되면, 앞바퀴와 회동 자재 바퀴가 회전할 때나 왼쪽 바퀴와 회동 자재 바퀴가 회전할 때나 다 물체 전체의 안정성을 확보해야 한다. 상기 실시예에서는 간단한 설명을 위하여 1단 변속 기구만 사용하였지만 전동 기어(5-3)나 전동 기어(5-4)는 실제 사용 시에는 수요에 따라 다단 변속 기구를 채용할 수도 있다

한편, 본 명세서에서 언급한 "방향"은 상대적인 것이다. 전방이라는 것은 물체의 원래 방향일 수도 있고 90°, 180°, 270°로 넘어간 다음에 바뀌는 방향일 수도 있다.

본 이동 기구는 실제 사용 시에 문제점을 발생한다. 즉, 가공 기술 및 사용 장소의 지면 상황 등의 원인으로 본 기구의 이동 방향에 편차가 발생할 수 있다. 일종의 감응 신호 장치를 통한 검사와 자체 기구에 의하여 정해진 위치에서 방향을 바로 잡거나 또는 다른 물체와의 충돌로 방향을 바로 잡을 수 있지만 기구 자체가 오차를 바로 잡을 수 있는 능력이 가장 중요하다. 이에 대비하여 아래와 같은 조치를 취한다.

본 이동 기구의 한 개 혹은 몇 개의 바퀴나 윤축 지지대의 설계가, 상하 방향으로 이동하거나, 혹은 밑바닥 위에나 윤축 지지대에 설치되는 하나의 독립적인 보통 바퀴나 회동 자재 바퀴로 된다면, 상하 이동을 통하여 본 기구는 이동 방향과 수직이 되는 방향으로 경사짐으로써 전체 기구가 이동할 때에 방향을 바꾸도록 한다. 즉, 앞으로 이동할 때는 한 방향으로 기울어지고, 뒤로 이동할 때는 또 다른 방향으로 기울어진다. 상하 이동하는 것은 밑바닥에나 윤축 지지대에 설치되는 한 개의 봉일 수도 있다. 그 봉의 하단은 마찰력이 비교적 큰 고무 등의 물질로 구성되었다(도 21). 봉의 하단이 땅에 닿은 채로 바퀴가 회전할 때 본 기구는 봉 하단의 마찰력에 의하여 에돌며 회전하고 따라서 이동 방향에 변화가 발생하게 된다. 이동 기구의 한 개 혹은 몇 개의 바퀴 또는 윤축 지지대는 앞뒤로 밀릴 수 있도록 설계되어 앞뒤와 좌우로 평행을 유지하고 있던 윤축으로 하여금 평행을 잃게 하고 바퀴의 이동 방향에 편향이 발생하게 한다. 상기 추켜올려지거나 내려지거나 앞으로 밀거나 뒤로 끌거나 하는 기구는 지레, 공압, 유압, 웜, 캠 등의 방식으로 실시할 수 있다. 실시예 1에 있어서, 물체 자체의 승강 기구를 이용하여 지레 방식으로 독립적인 바퀴 혹은 봉을 추켜들거나 내릴 수 있다.

또한 이동 기구의 앞, 뒤, 좌, 우의 한쪽에 고정되는 한 개나 두 개의 바퀴를 독립적인 구동 시스템으로 운용하는 방안도 가능하다. 그러나 이 방안은 비교적 복잡한데 양쪽에 있는 바퀴가 동일한 방향으로 회전하는 동기성과 조화성이 바람직하지 않다. 이에 대한 한 가지 보완 방법으로는 "사방향 이동"기구 윤축의 한 측에 독립적인 원형 편심 바퀴나 비원형의 편향 수정 바퀴를 조립할 수 있다. 이 바퀴는 직접 윤축에 고정되는 것이 아니기 때문에 이동 기구의 바퀴가 돌 때 이 바퀴는 돌지 않는데, 편향을 수정할 필요가 있을 때에만 이 바퀴는 돈다. 이 바퀴는 오로지 핀에 의해 그 위치가 정위치에 제한되는데, 독립적인 구동 시스템을 통하여 움직인다(도 22 참조). 이 바퀴는 윤축 위에서 미끄럼 이동할 수 있는데, 계전기나 전동기에 의하여 구동하는 풀 로드를 통하여 쉬프터 포크를 움직이게 한다. 이 바퀴 주위 가운데에는 오목한 홈이 있고, 쉬프터 포크의 한쪽은 그 홈 안으로 끼어지는데, 계전기나 전동기가 운전할 경우에 풀 로드, 쉬프터 포크를 통하여 그바퀴가 그에 가까운 구동 바퀴 쪽으로 튀겨 놓고 구동 바퀴와 잘 맞물리게 동기 회전을 하도록 한다. 서로 긴밀히 기대어 있는 두 개의 바퀴의 측면에는 하나의 활 모양의 오목 홈이 있고 다른 측면에는 그 오목 홈에 들어맞는 돌출부가 있다. 편향 수정 바퀴의 장축이 구동 바퀴보다 크기 때문에 편향 수정 바퀴가 땅에 닿을 때에 그 이동 기구는 온통 기울어지게 되는데 방향도 편차가 난다. 편향 수정 완료시에 전동기나 계전기는 제 자리에 복위한다. 즉, 계전기가 풀 로드에 설치되는 용수철에 의해 복위하고, 편향 수정 바퀴가 쉬프터 포크에 의하여 구동 바퀴로부터 멀리 밀려 움직이게 되면, 이동 기구는 정상적인 이동 상태로 회복한다. 편향 수정 바퀴는 단축 부분을 좀 더 무겁게 하고 장축 부분을 좀 더 가볍게 설계해야 한다. 이는 이동 기구가 관성에 의하여 정상적으로 이동할 수 있게끔 하기 위해서이다(도 23).

본 이동 기구에 있어서, 방향의 편차를 감소시키기 위하여 관련 조치를 취할수 있다. 예를 들면, 바퀴의 마찰력을 가하는 것, 고무로 모든 바퀴를 감싸거나 같은 방향의 바퀴의 윤축을 가능한 평행 상태를 유지하게 하고(편향 수정시는 제외하고), 가공 기술의 정밀도는 높이는 것이다. 이 외에 위치 정착 핀이나 구멍을 설치할 수도 있다. 이동 기구의 같은 방향의 바퀴 외경은 일치해야 하고 동일한 평면에 설치되며 밑바닥의 변형을 방지하기 위하여 윤축 지지대 주위에 강력 고무줄을 사용해야 하고 변형에 대비하여 윤축 강도도 높아야 한다. 이동 기구의 중심은 가능한 한 압력을 받는 몇 개의 바퀴의 중심 위치에 두고 전지 등 무거운 물건을 설치할 때는 그 위치를 제대로 조절하여 정착시켜야 한다.

변위 편차 검측에 있어서, 기존의 광마우스의 광전 검측 칩과 그 부품들을 사용하여, 본 이동 기구가 밀고 나아가는 회동 자재 바퀴 시리즈 로봇 주체의 밑바닥 부분의 가장자리에, 상기 광전 검측 장치 4 세트를 대칭적으로 설치할 수 있는데, 여러 세트를 설치하는 것은 지면이 평탄하지 못하게 되는 등의 상황에 대비하여 채용하는 설계 방안이다. 본 발명의 기구가 채용한 여러 가지 회동 자재 바퀴에 있어서, 일반 형편심 회동 자재 바퀴는 앞/뒤(혹은 왼쪽/오른쪽)로 움직이는 방향을 왼쪽/오른쪽(혹은 앞/뒤)으로 움직이는 방향으로 바꿀 때 많은 저항력을 받게 되고, 또 관성 문제도 고려하여 전지와 같은 무거운 물건을 이동 기구 위에 놓아두거나 회동 자재 바퀴에 설치되는 방향을 바꾸는 축에 베어링이나 쇠구슬을 설치하거나 회동 자재 바퀴의 외형을 구형으로 설계하는 것이 좋다.

Claims

일종의 물체 이동 기구에 있어서,

밑바닥(3), 앞바퀴(1-1), 왼쪽 바퀴(1-2)와 보조 바퀴로 구성되고,

앞바퀴(1-1)는 앞으로나 뒤로 갈 수 있는데 밑바닥(3) 아래쪽 전방의 가장자리에 설치되고 그 윤축은 가로로 설치되며,

왼쪽바퀴(1-2)는 좌회전이나 우회전을 할 수 있는데 밑바닥(3)의 아래쪽 왼쪽 가장자리에 설치되고 그 윤축은 세로로 설치되며,

보조 바퀴는 밑바닥(3)의 아래쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제1항에 있어서, 보조 바퀴가 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴를 포함하고, 뒷바퀴는 밑바닥(3) 뒤쪽 가장자리에 설치되며 그 윤축은 가로로 설치되고, 오른쪽 바퀴는 밑바닥(3) 오른쪽 가장자리 주위에 설치되며 그 윤축은 세로로 설치되는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제2항에 있어서, 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴가 지지 바퀴(1-5, 1-6)로 각각 앞바퀴(1-1)와 왼쪽바퀴(1-2)에 의하여 끌리거나 밀리는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제2항에 있어서, 뒷바퀴와 오른쪽 바퀴가 지지 바퀴일 뿐만 아니라 구동 바퀴(1-3, 1-4)이기도 하고, 앞/뒷바퀴(1-1, 1-3)는 앞/뒤 윤축 지지대(2-1)를 통하여 밑바닥(3)에 앞/뒷바퀴의 구동 기구와 서로 연결되도록 평행 설치되며, 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2,1-4)는 왼쪽/오른쪽 윤축 지지대(2-2)를 통하여 밑바닥(3)에 왼쪽/오른쪽 바퀴의 구동 기구와 서로 연결되도록 평행 설치되고, 뒷바퀴(1-3)가 앞바퀴(1-1)와 동시에 돌아가며, 오른쪽 바퀴(1-4)가 왼쪽바퀴(1-2)와 동시에 돌아가는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제4항에 있어서, 밑바닥(3)이 고정 바닥(3-1) 부분과 승강 바닥(3-2) 부분을 포함하고, 앞/뒤 윤축 지지대(2-1)는 고정 바닥(3-1)에 설립되고, 왼쪽/오른쪽 윤축 지지대(2-2)는 승강 바닥(3-2)에 설립되며, 고정 바닥(3-1) 부분에 승강 기구가 설치되고, 상기 승강 기구는 모터(4-1), 미조정 스위치 또는 광전 스위치(4-2), 왼쪽/오른쪽 웜축(4-3, 4-4), 웜(4-5), 안쪽 나사산 웜휠(4-6), 웜휠 고정 선반(4-7), 전동 벨트(4-8), 및 벨트 바퀴(4-9) 등을 포함하며, 웜(4-5)과 벨트 바퀴(4-9)는 왼쪽/오른쪽 웜축(4-3,4-4)에 따로 연결되는데 전동 벨트(4-8)는 벨트 바퀴에 설치되고, 승강 바닥(3-2)에는 리드 스크루(3-3)가 설치되고, 안쪽 나사산 웜휠(4-6)이 상기 리드 스크루(3-3)에 선회되게 설치되어 웜(4-5)과 서로 맞물려 있고 또한 웜휠 고정 선반(4-7)을 통하여 고정 바닥(3-1)에 고정되어 연접되며, 미조정 스위치 또는 광전 스위치(4-2)가 고정 바닥(3-1)의 아래쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제5항에 있어서, 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구가 모두 다 모터(5-1), 구동 기어(5-2), 전동 기어(5-3), 전동 벨트(1-9), 및 벨트 바퀴(1-8)를 포함하고, 구동 기어(5-2)는 모터(5-1)의 축에 설치되는데 전동 기어(5-3)는 구동 기어(5-2)와 서로 맞물려 있고, 전동 벨트(1-9)는 전동 기어(5-3)와 벨트 바퀴(1-8)에 연결되고, 앞/뒷바퀴 구동 기구는 고정 바닥(3-1)에 정착되는데 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 승강 바닥(3-2)에 설치되는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제5항에 있어서, 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 각각 하나의 전환 기구와 연결되고, 그 전환 기구는 또 하나의 구동 기구와 연결되며, 상기 앞/뒷바퀴 구동 기구는 원추형 기어(6-1)와 원추형 벨트 기어(6-2), 전동 벨트(1-9), 벨트 바퀴(1-8), 및 고정 받침대(6-3)를 포함하고, 원추형 기어(6-1)와 원추형 벨트 기어(6-2)는 고정 받침대(6-3)에 설치되는데 서로 맞물려 있으며, 벨트 바퀴(1-8)는 앞/뒷바퀴(1-1,1-3)에 설치되고, 전동벨트(1-9)는 원추형 벨트 기어(6-2)와 벨트 바퀴(1-8)에 설치되고, 왼쪽/오른쪽바퀴 구동 기구는 벨트 기어(7-1), 벨트 바퀴(1-8), 전동 벨트(1-9), 및 승강 받침대(7-2)를 포함하며, 벨트 기어(7-1)는 승강 받침대(7-2)에 설치되고, 벨트 바퀴(1-8)는 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)에 설치되고, 전동 벨트(1-9)는 벨트 기어(7-1)와 벨트 바퀴(1-8)에 설정되고 상기 전환 기구는 전환 기어(8-1)와 전환 봉(8-2)을 포함하며, 전환 기어(8-1)는 전환 봉(8-2)의 한쪽에 설치되고, 전환 봉(8-2)의 다른 한쪽은 고정 받침대(8-6)와 연결되며 그 중간 부분은 고정 홈(8-3)과 핀 축(8-4)을 통하여 승강 받침대(8-5)에 연결되고, 상기 구동 기구는 모터(5-1), 구동 기어(5-2), 및 전동 기어(5-4)를 포함하고, 구동 기어(5-2)는 모터(5-1)의 축에 설치되며, 전동 기어(5-4)는 전환 기어(8-1)와 구동 기어(5-2)와 따로 맞물려져 있고, 앞/뒷바퀴 구동 기구, 구동 기구, 고정 받침대(6-3), 및 고정 받침대(8-6)는 고정 바닥(3-1)에 고정되고, 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구, 승강받침대(7-2), 및 승강 받침대(8-5)는 승강 바닥(3-2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제1항에 있어서, 앞바퀴(1-1)와 왼쪽 바퀴(1-2)가 원형 편심 바퀴 또는 비원형 바퀴인 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제4항에 있어서, 앞/뒷바퀴(1-1, 1-3)와 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2, 1-4)는 모두 원형 편심 바퀴나 비원형 바퀴이고, 앞/뒷바퀴 구동 기구와 왼쪽/오른쪽 바퀴 구동 기구는 모두 밑바닥(3)에 고정되는데 모터(5-1), 구동 기어(5-2), 전동 기어(5-3), 전동 벨트(1-9), 및 벨트 바퀴(1-8)를 포함하며, 구동 기어(5-2)는 모터(5-1)의 축에 설치되고, 전동 기어(5-3)는 구동기어(5-2)와 서로 맞물려 있으며, 벨트 바퀴(1-8)는 앞/뒷바퀴(1-1, 1-3)와 왼쪽/오른쪽 바퀴(1-2,1-4)에 설치되고, 전동 벨트(1-9)는 전동 기어(5-3)와 벨트 바퀴(1-8)에 설치되는 것으로 특징으로 하는 물체 이동 기구.
제1항에 있어서, 보조 바퀴가 회동 자재 바퀴(1-7)이고, 보조 바퀴가 밑바닥(3) 아래의 오른쪽 뒤쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 물체 이동 기구.