KR20120041922A

KR20120041922A - 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼

Info

Publication number: KR20120041922A
Application number: KR1020100103340A
Authority: KR
Inventors: 김대영; 박유재; 홍성범; 김성엽
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-03

Abstract

본 발명은 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼에 관한 것으로, 타원형상을 갖는 한 쌍의 고정브라켓과; 상기 고정브라켓들 사이에 축고정되어 회전가능하게 배치된 다수의 자석휠과; 상기 자석휠들을 무한궤도 형태로 연결하고 마찰력 증대를 위한 타이밍벨트와; 상기 고정브라켓의 일단부 일측면에 고정되고, 상기 자석휠 중 어느 하나의 회전축과 연결된 감속기와; 상기 감속기에 설치된 구동모터와; 상기 고정브라켓의 상단면에 상기 타이밍벨트와 간섭되지 않게 돌출 고정된 고정판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼을 제공한다.
본 발명에 따르면, 구동부의 마찰력이 극대화되어 부착력이 높아짐으로써 선체 수직벽에 대해서도 미끄러짐 없이 원활하고 안전한 주행이 가능하고, 중하중의 장비를 탑재한 상태에서도 작업의 용이성을 확보할 수 있어 작업성 향상에 일조하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼{AUTONOMOUS MOBILE PLATFORM USING TIMING PULLEY TYPE MAGNET WHEEL}

본 발명은 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자석의 부착력을 이용하여 선체 수직 벽면에서 자율 주행이 가능하도록 벽면 부착력을 최대화시키면서 더욱 더 소형 경량화된 타이밍 풀리형 자석 바퀴 및 마찰력 증대를 위해 타이밍 벨트를 이용한 자율 이동형 플랫폼에 관한 것이다.

선박 건조 중 선체 외판에서 각종 작업기구를 탑재한 상태로 이동되면서 작업효율을 향상시키는 수단으로 자석을 이용한 이송 또는 이동장치들이 사용되고 있다.

그러한 예로, 국내특허출원 제2005-30495호에는 무한궤도를 지지하는 바퀴축지지부에 자석이 부착된 자력발생부를 구비하여 외판에 부착된 상태로 작업기구를 탑재한 채 이동가능하게 구성된 기술이 개시된 바 있다.

그런데, 이러한 구조의 이송장치는 자석에 의한 부착력이 선체 외판과 맞닿은 부분에서만 발생하게 되므로 결국 안정적인 부착력을 확보하기 위해서는 외판과 맞닿은 부분에 많은 수의 자석을 설치하여야 하는데, 이는 무한궤도의 볼륨을 크게 하고 중량을 증가시키게 되므로 결국 그만큼 부착력을 더 키워야 하는 한계에 부딪히게 되어 효용성이 떨어진다.

다른 예로, 국내특허출원 제2005-77455호를 들 수 있는데, 이또한 무한궤도 형태로서, 캐터필러에 설치되는 영구자석과 전자석을 결합한 영전자를 이용하여 선체에 부착된 후 이동되도록 한 이동장치이나 이 경우에도 앞서 설명한 예와 같이 무수히 많은 영구자석과 전자석을 구비해야 하므로 그와 동일한 문제를 발생시킨다.

특히, 이러한 영구자석을 이용한 부착 이동방식의 경우 중하중(30kg 이상)의 장비를 탑재한 채 선체를 수직으로 혹은 블록 하부에 부착하여 자율 주행할 경우 부착력이 약하여 쉽게 미끄러지거나 떨어지는 단점이 있다.

또다른 예로, 진공흡착 방식을 들 수 있는데 이 경우에는 작업장비 외에 별도의 부착용 부가장치가 많이 필요하여 마찬가지로 장비의 볼륨을 크게 하고, 제어가 어렵고 번거로운 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 중하중(50kg 이상)의 장비를 탑재한 상태에서도 장치의 볼륨을 키우지 않고도 선체 수직벽면에 대해 구동부의 마찰력을 극대화시켜 미끄러짐없이 더욱 더 원활하고 안전한 주행이 가능하도록 하여 작업의 편의성과 용이성을 높일 수 있도록 한 타이밍 풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 타원형상을 갖는 한 쌍의 고정브라켓과; 상기 고정브라켓들 사이에 축고정되어 회전가능하게 배치된 다수의 자석휠과; 상기 자석휠들을 무한궤도 형태로 연결하고 마찰력 증대를 위한 타이밍벨트와; 상기 고정브라켓의 일단부 일측면에 고정되고, 상기 자석휠 중 어느 하나의 회전축과 연결된 감속기와; 상기 감속기에 설치된 구동모터와; 상기 고정브라켓의 상단면에 상기 타이밍벨트와 간섭되지 않게 돌출 고정된 고정판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼을 제공한다.

이때, 상기 감속기와 상기 구동모터는 상기 한 쌍의 고정브라켓 모두에 각각 설치되어 쌍을 이룬 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 자석휠은 한 쌍의 스틸플레이트와, 상기 스틸플레이트 사이에 개재되되 일체화되는 요철타이밍풀리 혹은 평타이밍풀리 또는 이들의 조합으로 이루어진 타이밍풀리와, 상기 타이밍풀리에 내장되는 다수의 원형자석으로 구성된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 원형자석은 ND(네오듐) 자석인 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 자석휠은 대형자석휠과 소형자석휠이 조합 구성되되, 대형자석휠 사이에 볼록 또는 오목 등의 곡면 선체에도 타이밍 벨트와 선체와의 접촉을 유지하기 위한 다수의 소형자석휠이 배치된 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 소형자석휠의 롤축은 오목하거나 볼록한 곡면 주행시에도 타이밍벨트가 들뜨지 않고 항상 철판에 자력으로 부착된 상태를 유지하도록 슬롯에 끼워지고, 상기 슬롯은 고정브라켓 상에 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 고정브라켓과 고정판 사이에는 탄성완충스프링이 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 구동부의 마찰력이 극대화되어 부착력이 높아짐으로써 선체 수직벽에 대해서도 미끄러짐 없이 원활하고 안전한 주행이 가능하고, 중하중의 장비를 탑재한 상태에서도 작업의 용이성을 확보할 수 있어 작업성 향상에 일조하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 중하중 이상의 장비를 이용하여 수직벽체에서의 작업량을 경감시키므로 작업자의 근골격계 질환을 예방하고, 안전사고를 방지하는 효과도 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 플랫폼의 평면도 및 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플랫폼의 사시도 및 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플랫폼의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플랫폼을 구성하는 자석 바퀴의 분해사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 플랫폼을 구성하는 자석바퀴의 변형가능한 예를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 플랫폼의 사용예를 보인 예시적인 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 플랫폼의 응용예를 보인 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 플랫폼에 고정판이 장착된 요부를 확대하여 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플랫폼은 자석을 이용한 표면 이동장치를 구성하는 구동부(Driving Part)에 적용되는 것으로, 특히 구동부의 구성을 개량하여 마찰력을 극대화시킬 수 있는 구조를 갖도록 하되 최대한 경량화하여 선체의 수직벽에 대하여도 미끄러짐없이 작업의 용이성과 원활성을 달성할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 구동장치는 한 쌍의 고정브라켓(100)을 포함한다.

이때, 상기 고정브라켓(100)은 양단에서 자석휠(자석바퀴)(200)을 지지할 수 있도록 대략 타원형상의 판으로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 고정브라켓(100)들 사이에는 고정브라켓(100)의 길이방향으로 간격을 두고 다수의 자석휠(200), 즉 자석바퀴가 설치된다.

이 경우, 상기 자석휠(200)은 도시와 같이 대형과 소형이 교대로 설치됨이 바람직하며, 최양단에 대형휠을 배치하고, 그 사이에 소형휠을 배치하는 형태가 특히 바람직하다.

아울러, 상기 자석휠(200)은 도 4에서와 같이, 기본적으로 한 쌍의 스틸플레이트(202)와, 이들 사이에 구비되는 타이밍풀리(208)로 이루어지는데, 상기 타이밍풀리(208) 내부에는 다수개의 원형자석(206)이 내장된다.

특히, 상기 원형자석(206)은 자력이 큰 네오듐(ND) 자석을 사용함이 좋다.

그리고, 상기 타이밍풀리(208)의 중심에는 축을 형성하기 위한 원형브라켓(204)이 배치된다.

아울러, 상기 타이밍풀리(208)는 도 5,6에서와 같이 외주면에 다수의 요철이 형성된 요철타이밍풀리(TP)가 될 수도 있고, 또한 외주면이 밋밋한 평타이밍풀리(P)가 될 수도 있다.

따라서, 상기 자석휠(200)은 평타이밍풀리(P)만 구비된 것, 요철타이밍풀리(TP)만 구비된 것, 평타이밍풀리(P)와 요철타이밍풀리(TP)가 다수개 구비된 것 등과 같이 여러 조합의 형태로 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 요철타이밍풀리(TP)-평타이밍풀리(P)-평타이밍풀리(P)-요철타이밍풀리(TP)와 같은 조합이 2개 이상 이루어진 자석휠(200)을 바람직한 예로 설명하기로 한다.

그리고, 상기 자석휠(200)의 중심에는 축(210)이 고정되고, 상기 축(210)을 견고히 조립하기 위해 축지지체(220)가 구비되며, 상기 축(210) 및 축지지체(220)는 고정브라켓(100)에 형성된 축지지체삽입홈(110)에 조립됨으로써 상기 자석휠(200)이 회전될 수 있도록 구성된다.

아울러, 도시된 다수의 자석휠(200)의 타이밍풀리(208)에는 마찰력 증대를 위한 타이밍벨트(300)가 무한궤도 형태로 연결된다.

한편, 상기 고정브라켓(100)중 어느 하나의 일단부 외측면에는 상기 축(210)과 연결되어 동력을 전달할 수 있도록 구성된 감속기(400)가 설치되고, 상기 감속기(400)에는 구동모터(410)가 연결설치된다.

이와 같이, 상기 감속기(400)를 고정브라켓(100)의 일측에 간단히 설치함으로써 구조를 간단히 할 수 있어 소형화가 가능한 반면 자력에 의한 부착력은 중량이 감소한 만큼 더 증대되게 되어 기존 대비 월등한 부착력을 갖게 된다.

뿐만 아니라, 축(210)의 일측에만 감속기(400)를 설치하여 동력을 전달하도록 구성함으로써 조향성도 편리해진다.

더욱 바람직하기로는, 도 7에 예시된 바와 같이, 자석휠(200), 즉 주로 구동에 이용되는 대형자석휠들 사이에 다수의 소형자석휠(200')들을 다수개 배치함으로써 도시와 같은 곡면(S) 형상의 부재를 이동할 때에도 타이밍벨트(300)가 들뜨지 않게 되어 항상 일정한 마찰력(자력에 의한 부착력)을 확보할 수 있으므로 이동장치의 구동 및 조향을 용이하게 할 수 있다.

이때, 상기 고정브라켓(100)에 상기 다수의 소형자석휠(200')의 롤축(미도시)이 유동될 수 있도록 슬롯(230)을 더 설치할 수 있다.

상기 슬롯(230)은 상기 소형자석휠(200')의 롤축이 일정범위 내에서 유동가능하게 되어 곡면(S) 주행시 움직일 수 있어 들뜸 현상을 방지하게 되는데, 항상 자력이 작용하고 있기 때문에 타이밍벨트(300)의 마찰력을 지속적으로 유지할 수 있게된다.

다시 말해, 오목 또는 볼록 곡면에 따라 소형자석휠(200')이 상/하로 움직이게 되므로 별개의 스프링 등 가압장치가 없어도 자석휠에 의한 부착력이 철판 쪽으로 항상 향하게 되며, 부착력에 의해 타이밍벨트(300)를 누르는 형태가 되고, 이에 철판과 타이밍벨트(300) 사이에 일정한 마찰력을 유지할 수 있게 된다.

나아가, 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 구동모터(410)를 갖는 플랫폼을 제작할 수도 있고, 고정브라켓(100)을 연결하는 고정판(120)을 구비하여 이송에 필요한 장비를 탑재하거나 혹은 작업용 장비를 탑재할 수 있다.

이 경우, 상기 고정판(120)은 앞서 설명한 하나의 구동모터(410)를 갖는 플랫폼에도 당연히 적용됨은 물론이다.

마지막으로, 도 9에서와 같이, 고정브라켓(100)에 장착되는 고정판(120)과 고정브라켓(100) 사이에는 탄성완충스프링(500)이 더 구비될 수 있는데, 이는 좌,우 고정브라켓(100)간 높이차, 즉 오목/볼록 등의 곡면 주행시 발생되는 단차를 최소화시켜 안정적인 주행이 가능하도록 하기 위한 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 플랫폼은 자석을 이용한 표면 부착 이동장치의 구동부에 적용되어 구동부와 선체 사이의 마찰력을 극대화시킴으로써 우수한 부착력 및 주행성을 확보하게 되어 선체의 수직 벽면 및 블록의 하부 등에서 자율 주행이 가능하고, 이를 통해 작업의 효율성을 더욱 높일 수 있게 된다.

100 : 고정브라켓　　　　　　　　　　　　　　　　　 110 : 축지지체수납홈
120 : 고정판　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 200 : 자석휠
300 : 타이밍벨트　　　　　　　　　　　　　　　　　 400 : 감속기
410 : 구동모터 500 : 탄성완충스프링

Claims

타원형상을 갖는 한 쌍의 고정브라켓(100)과;
상기 고정브라켓(100)들 사이에 축고정되어 회전가능하게 배치된 다수의 자석휠(200)과;
상기 자석휠(200)들을 무한궤도 형태로 연결하고 마찰력 증대를 위한 타이밍벨트(300)와;
상기 고정브라켓(100)의 일단부 일측면에 고정되고, 상기 자석휠(200) 중 어느 하나의 회전축과 연결된 감속기(400)와;
상기 감속기(400)에 설치된 구동모터(410)와;
상기 고정브라켓(100)의 상단면에 상기 타이밍벨트(300)와 간섭되지 않게 돌출 고정된 고정판(120)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.
청구항 1에 있어서;
상기 감속기(400)와 상기 구동모터(410)는 상기 한 쌍의 고정브라켓(100) 모두에 각각 설치되어 쌍을 이룬 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.
청구항 1에 있어서;
상기 자석휠(200)은 한 쌍의 스틸플레이트(202)와, 상기 스틸플레이트(202) 사이에 개재되되 일체화되는 요철타이밍풀리(TP) 혹은 평타이밍풀리(P) 또는 이들의 조합으로 이루어진 타이밍풀리(208)와, 상기 타이밍풀리(208)에 내장되는 다수의 원형자석(206)으로 구성된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.
청구항 3에 있어서;
상기 원형자석(206)은 ND(네오듐) 자석인 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.
청구항 1에 있어서;
상기 자석휠(200)은 대형자석휠과 소형자석휠이 조합 구성되되, 대형자석휠 사이에 볼록 또는 오목 등의 곡면 선체에도 타이밍 벨트와 선체와의 접촉을 유지하기 위한 다수의 소형자석휠이 배치된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.
청구항 5에 있어서;
상기 소형자석휠의 롤축은 오목하거나 볼록한 곡면(S) 주행시에도 타이밍벨트(300)가 들뜨지 않고 항상 철판에 자력으로 부착된 상태를 유지하도록 슬롯(230)에 끼워지고, 상기 슬롯(230)은 고정브라켓(100) 상에 형성된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.
청구항 1에 있어서;
상기 고정브라켓(100)과 고정판(120) 사이에는 탄성완충스프링(500)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 타이밍풀리형 자석 바퀴를 이용한 자율 이동형 플랫폼.