KR20160052857A

KR20160052857A - 메카넘휠 이동대차장치

Info

Publication number: KR20160052857A
Application number: KR1020140147940A
Authority: KR
Inventors: 정진식; 이만식; 안병도
Original assignee: 현대엔지니어링(주)
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-05-13

Abstract

본 발명은 메카넘휠 이동대차장치에 관한 것으로 비평탄 지면에서도 용이하게 작동할 수 있는 메카넘휠 이동대차장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 메카넘휠 이동대차장치에 있어서, 대차본체유니트와, 적어도 4개의 메카넘휠과, 상기 대차본체유니트의 일측에 요동유니트을 개재하여 좌우요동가능하게 결합되며, 적어도 한 쌍의 상기 메카넘휠을 상기 요동유니트에 가로방향의 축선을 따라 상호 대향하여 지지하는 휠프레임과, 상기 각 메카넘휠을 구동하는 구동모터들을 갖는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 비평탄 지면에서도 용이하게 작동이 가능하여 이동대차장치의 활용도를 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

메카넘휠 이동대차장치{Mecanum wheels moving car}

본 발명은 메카넘휠 이동대차장치에 관한 것이다.

메카넘휠 이동대차장치는 물품이 적재되는 대차본체와 대차본체를 지지하는 4개 이상의 메카넘휠을 갖는다. 이 메카넘휠의 둘레에는 메커넘휠의 축선에 대해 경사지게 배치된 다수 개의 로울러가 장착되어, 각 메카넘휠의 상대운동에 의해 이동대차가 전후진 이동하거나 방향전환한다.

이러한 메카넘휠 이동대차장치는 메카넘휠 모두가 지면에 적절히 접촉하여야만 원하는 운동 제어가 가능하다. 그래서 모든 메카넘휠의 접지가 보장되지 않는 비평탄 지면에서는 이동대차장치의 이동을 정확히 제어할 수 없다.

이를 극복하기 위해 메카넘휠의 수량을 늘리거나 개별 메커넘휠을 승강제어하는 등의 노력을 통해 접지성능의 향상을 도모해왔으나, 제조비용의 증가하고 그럼에도 불구하고 충분한 접지성능을 확보하기 어렵다는 등의 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조로 비평탄 지면에서 접지성능을 향상시킨 메카넘휠 이동대차장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 대차본체유니트와, 적어도 4개의 메커넘휠과, 상기 대차본체유니트의 일측에 요동유니트을 개재하여 좌우요동가능하게 결합되며, 적어도 한 쌍의 상기 메카넘휠을 상기 요동유니트에 가로방향의 축선을 따라 상호 대향하여 지지하는 휠프레임유니트와, 상기 각 메카넘휠을 구동하는 구동모터들을 갖는다.

여기서 상기 대차본체유니트에 상기 요동유니트을 따라 상기 휠프레임유니트에 대향하여 제2요동축을 개재하여 좌우요동가능하게 결합되는 추가 휠프레임유니트와, 상기 추가 휠프레임프레임에 상기 요동유니트에 가로방향의 축선을 따라 상호 대향하게 지지하는 되는 적어도 한 쌍의 메카넘휠과, 상기 휠프레임유니트와 상기 추가 휠프레임유니트를 상기 대차본체유니트에 대한 요동운동을 선택적으로 정지시킬 수 있는 락킹부를 더 포함하는 것으로써 메카넘휠이 비평탄 지면에서 온전하게 접촉할 수 있다.

그리고 상기 요동유니트는 상기 대차본체유니트의 일단에 결합되는 브라켓과, 상기 브라켓에 지지되어 상기 브라켓의 중심축선을 기준으로 상기 휠프레임유니트 및 상기 추가휠프레임유니트를 시소운동시키는 샤프트와, 상기 샤프트와 동일축선을 가지며 상기 샤프트를 둘러싸도록 형성되는 베어링하우징과, 상기 샤프트와 상기 베어링하우징 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 베어링을 포함한다.

여기서 상기 베어링은 테이퍼 롤러 베어링인 것이 휠프레임유니트의 원위치 동작을 부드럽게 하는데 용이하다.

또한, 상기 요동유니트는 상기 휠프레임유니트 및 추가 휠프레임유니트 중 적어도 어느 한 곳에 위치하는 것이 바람직하다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 비교적 간단한 구조로 비평탄 지면에서도 용이하게 작동이 가능하여 이동대차장치의 활용도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 메카넘휠 이동대차장치의 사시도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 메카넘휠 이동대차장치의 평면도이며,
도 3는 요동유니트의 내부구조를 설명하기 위한 확대종단면도이며,
도 4는 다른 실시예를 설명하기 위한 도 2에 대응하는 평면도이다.

이하, 본 발명에 따른 메카넘휠 이동대차장치의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 메카넘휠 이동대차장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 메카넘휠 이동대차장치의 평면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 메카넘휠 이동대차장치는 물품의 적재를 위한 대차본체유니트(100)와 이의 측부에 결합된 휠프레임유니트(200)로 이루어져 있다.

대차본체유니트(100)는 물건이 적재되는 적재부(110)와, 적재부(110)의 일측에 일체로 연장되어 한 쌍의 메카넘휠(130)을 상호 대향하게 지지하는 휠지지부(120)로 이루어진다. 적재부(110)는 그 상부 혹은 내부에 이송할 물품들을 적재한다. 적재부(110)의 양측 하부에는 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)의 폭만큼 외측으로 연장된 수평연장부(160)가 마련되어 있다. 수평연장부(160)는 메카넘휠 이동대차장치가 이동할 때 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)의 진행영역으로 이물질이 진입하는 것을 방지하며, 비평탄 지면에서 대차본체유니트(100)의 불안정한 움직임을 방지하는 역할을 한다. 휠지지부(120)는 적재부(110)와 일체로 형성되며 내부에 가로방향 축선을 따라 서로 대향하게 배치되는 한 쌍의 메카넘휠(130c, 130d)을 구동하는 구동모터(150)와, 각 구동모터를 지지하는 모터지지부재(153)가 마련된다.

대차본체유니트(100)의 측부에는 휠프레임유니트(200)가 요동유니트(230)를 개재하여 결합되어 있다. 휠프레임유니트(200)는 휠프레임(201)과 이에 상호 대향하여 결합된 한 쌍의 메커넘휠(130a, 130b)을 갖는다. 이들 한 쌍의 메커넘휠(130a, 130b)은 대차본체유니트(100)의 휠지지부(120)에 설치된 한 쌍의 메카넘휠(130c, 130d)과 평행하게 배치된다. 휠프레임(201)의 내부에는 각 메카넘휠(130a, 130b)을 구동하는 구동모터(150)와 모터지지부재(153)가 마련된다.

휠지지부(120)와 휠프레임(201)에 장착된 두 쌍의 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)은 각각 다수의 접지 롤러를 가지며, 이들 롤러는 메커넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)의 축선에 대해 경사지게 배치되어 있어 각 메커넘휠의 회전방향 및 회전속도를 적절히 조합함에 따라, 메카넘휠 이동대차장치는 전후 좌우 방향이나 대각선 방향으로 이동하거나 제자리에서 회전운동할 수 있다. 이러한 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)의 바퀴의 수는 메카넘휠 이동대차장치의 작동안정성을 고려하여 증감할 수 있다.

도 3은 적재부(110)와 휠프레임유니트(200)를 연결하는 요동유니트(203)의 구조를 설명하기 위한 확대단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 요동유니트(230)는 적재부(110)의 측부에 결합되는 브라켓(231)과 브라켓(231)에 지지되는 샤프트(270)를 갖는다.

샤프트(270)는 샤프트본체(271)와 그 일단부에 샤프트본체(271)로부터 반경방향으로 확장된 플랜지부(272)를 갖는다. 샤프트본체(271)의 타단부에는 단부로부터 축심을 따라 연장되어 반경방향으로 이어진 오일유동공(242)이 형성되어 있다. 플랜지부(272)는 적재부(110)의 측부에 장착되는 브라켓(231)에 결합된다. 이를 위해 플랜지부(272)에는 원주방향을 따라 체결공(275)들이 간격을 두고 형성되어 있다. 브라켓(231)에는 샤프트(270)의 축선을 따라 삽입공(239)과 삽입공(239)의 원주방향을 따라 나사홀(240)이 형성되어 있다. 삽입공(239)에는 플랜지부(272)로부터 연장된 삽입부(274)가 삽입된다. 이러한 샤프트(270)는 휠프레임(201)의 플레이트(205)에 장착되는 베어링하우징(260)에 수용된다.

베어링하우징(260)은 하우징본체(263)와 하우징본체(263)의 양단에 결합되는 제1, 2베어링커버(261a, 261b)로 구성된다. 베어링하우징(260)과 샤프트본체(271) 사이에는 샤프트본체(271)의 길이방향을 따라 이격된 두 개의 베어링(236)이 개재된다. 이들 베어링(236)은 샤프트본체(271)에 가해지는 반경방향 하중, 축방향 하중 및 굽힘하중이 조합된 가혹한 하중 조건에 견딜 수 있도록 테이퍼 롤러 베어링으로 구성되며, 이들은 테이퍼의 방향이 상호 대향하도록 배치된다. 샤프트본체(271)의 자유단에는 베어링와셔(237)를 개재하여 베어링너트(234)가 장착되어 베어링(236)의 상대이동을 저지한다.

제1, 2베어링커버(261a, 261b)는 샤프트본체(271)가 수용된 하우징본체(263)의 내부공간을 밀폐상태로 유지한다. 하우징본체(263)에는 내부 공간으로 관통된 오일구(268)가 형성되어 있고, 제1베어링커버(261a)의 중앙영역에도 오일구(267)가 마련되어 있다. 이들 오일구(267, 268)들은 도시않은 마개에 의해 개폐가능하며, 이들 오일구(267, 268) 중 어느 하나를 통해 오일을 주입할 수 있다. 주입된 오일은 하우징본체(263)와 샤프트본체(271) 사이의 공간에 충전되어 베어링(236)의 내구적 성능 유지를 위한 윤활기능을 수행한다.

하우징본체(263)의 타단에 결합되는 제2베어링커버(262)와 샤프트본체(271) 사이에는 하우징본체(263) 내부의 윤활유가 누출되는 것을 방지하기 위한 오일씰(238)이 배치된다. 또한 제2베어링커버(262)의 타단에는 오일씰(238)을 차폐하는 씰커버(265)가 마련된다.

이상과 같은 구성에 의하여, 메카넘휠 이동대차장치는 도시않은 제어부가 각 구동모터(150)를 개별적으로 제어함으로써 각 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)들의 상대운동에 기초한 주행이나 선회운동을 발생시킨다. 주행과정에서 비평탄 지면을 만나면 네 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d) 중 하나가 다른 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)들에 대해 상대적으로 상승하거나 하강한다. 그러면 대차본체유니트(100)에 대해 휠프레임유니트(200)가 샤프트의 축선에 대해 요동운동을 하여 기울어지게 된다. 이러한 요동운동은 네 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)의 접지상태를 지속적으로 유지시켜 모든 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)이 제어상태를 벗어나는 상황을 방지할 수 있다.

도 4는 다른 실시예를 설명하기 위한 도 2에 대응하는 평면도이다. 이 실시예에서는 도 2의 실시예와 달리, 대차본체유니트(101)가 적재부(111)와 추가휠프레임(210)으로 이루어진다. 추가휠프레임(210)의 형태와 구성은 도 2의 실시예에서의 휠프레임(200)과 다르지 않다. 한편, 휠프레임(201)과 추가휠프레임(211)을 선택적으로 고정할 수 있도록 대차본체유니트(101) 양 단부에는 락킹부(300)가 마련된다.

락킹부(300)는 적재부(111)의 양단에 마련되어 선택적으로 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)을 고정시키는 역할을 수행한다. 이러한 락킹부(300)는 락킹핀(310), 액츄레이터(320), 센서부(330)으로 구성된다. 센서부(330)는 액츄레이터(320) 내에 내장되어 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)이 정위치에 있는지를 감지하고 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)이 정위치에 있음 신호를 제어부로 전송한다. 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)이 정위치에 있음 신호를 받은 제어부는 액츄레이터(320)를 작동하여 락킹핀(310)을 돌출시켜 적재부(111)와 휠프레임(201) 또는 추가휠프레임(211)중 적어도 어느 한 곳을 고정한다. 그리고 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)이 정위치에 없음을 감지하면, 센서부(330)는 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)이 정위치에 없음 신호를 제어부에 전송하고 제어부는 액츄레이터(320)를 작동하여 락킹핀(310)을 회수한다. 이에 따라 메카넘휠 이동대차장치는 필요에 따라 선택적으로 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)과 적재부(111)를 락킹핀(310)으로 연결하여 고정하여 안정적인 주행이 가능하게 한다.

이러한 실시예에서는 메카넘휠 이동대차장치의 양 단부가 모두 요동이 가능함에 따라 비평탄 지면에서 네 개의 메카넘휠(130a, 130b, 130c, 130d)의 접지능력을 향상시킬 수 있으며, 필요에 따라 고정되는 영역을 선택하여, 불필요한 휠프레임(201) 및 추가휠프레임(211)의 요동을 방지하여 작동신뢰성을 향상시킬 수 있다.

100, 101: 대차본체유니트 110,111: 적재부
120: 휠지지부 130a, 130b, 130c, 130d: 메카넘휠
150: 구동모터 153: 모터지지부재
160: 수평연장부 200: 휠프레임유니트
201: 휠프레임 203: 플레이트
210: 추가휠프레임유니트 211: 추가휠프레임
230: 요동유니트 231: 브라켓
234: 베어링너트 236: 베어링
237: 베어링와셔 238: 오일 씰
239: 삽입공 240, 241: 나사홀
242: 오입유동공 250: 제2요동유니트
260: 베어링하우징 261a: 제1베어링커버
261b: 제2베어링커버 263: 하우징본체
265: 씰커버 267, 268: 오일공
270: 샤프트 271: 샤프트본체
272: 플랜지부 274: 삽입부
275: 체결공 300: 락킹부
310: 락킹핀 320: 액츄레이터
330: 센서부

Claims

메카넘휠 이동대차장치에 있어서,
대차본체유니트와;
적어도 4개의 메카넘휠과;
상기 대차본체유니트의 일측에 요동유니트을 개재하여 좌우요동가능하게 결합되며, 적어도 한 쌍의 상기 메카넘휠을 상기 요동유니트에 가로방향의 축선을 따라 상호 대향하여 지지하는 휠프레임유니트와;
상기 각 메카넘휠을 구동하는 구동모터들을 갖는 것을 특징으로 하는 메카넘휠 이동대차장치.
제1항에 있어서,
상기 대차본체유니트에 상기 요동유니트을 따라 상기 휠프레임유니트에 대향하여 제2요동유니트을 개재하여 좌우요동가능하게 결합되는 추가 휠프레임유니트와,
상기 추가휠프레임유니트에 상기 요동유니트에 가로방향의 축선을 따라 상호 대향하게 지지하는 되는 적어도 한 쌍의 메카넘휠과;
상기 휠프레임유니트와 상기 추가 휠프레임유니트를 상기 대차본체유니트에 대한 요동운동을 선택적으로 정지시킬 수 있는 락킹부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메카넘휠 이동대차장치.
제1항에 있어서,
상기 요동유니트는,
상기 대차본체유니트의 일단에 결합되는 브라켓과,
상기 브라켓에 지지되어 상기 브라켓의 중심축선을 기준으로 상기 휠프레임유니트 및 상기 추가휠프레임유니트를 시소운동시키는 샤프트와,
상기 샤프트와 동일축선을 가지며 상기 샤프트를 둘러싸도록 형성되는 베어링하우징과,
상기 샤프트와 상기 베어링하우징 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 메카넘휠 이동대차장치.
제3항에 있어서,
상기 베어링은 테이퍼 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 메카넘휠 이동대차장치
제2항에 있어서,
상기 요동유니트는 상기 휠프레임유니트 및 추가 휠프레임유니트 중 적어도 어느 한 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는 메카넘휠 이동대차장치