KR102090804B1 - 이동 대차용 캐스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이동 대차의 하면에 설치되어 상기 이동 대차를 이동시키는 캐스터에 있어서, 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 및 적어도 하나의 구동 휠 수용홈이 형성된 캐스터 본체; 상기 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 각각에 휠 축이 결합되어 회동되는 캐스터 휠들; 상기 구동 휠 수용홈에 위치하며, 구동 휠 축에 결합된 구동 모터의 회전에 연동되는 구동 휠; 상기 구동 휠의 상기 구동 휠 축이 회동 가능하도록 고정 지지하는 플레이트; 및 상기 캐스터 본체의 상부면과 상기 플레이트의 하부면을 결합하는 적어도 하나 이상의 서스펜션;을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스터를 개시한다. 본 발명에 따르면, 하중을 지지하는 휠과 구동 휠을 구분하여 설계함으로써 구동 축 및 구동 휠이 하중에 영향을 받지 않도록 할 수 있고, 구동 축 및 구동 휠에 걸리는 부하를 일정하게 함으로써 구동 축과 구동 휠의 변형 및 피로파괴를 방지할 수 있으며, 서스펜션의 탄성력을 통해 구동 휠이 항상 지면에 닿도록 접지력을 일정하게 유지시킬 수 있다.

Description

이동 대차용 캐스터{CASTER FOR MOVING VEHICLE}

본 발명은 이동 대차의 하면에 설치되어 이동 대차를 이동시키는 캐스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 캐스터 본체의 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 각각에 하중 지지를 위한 캐스터 휠들이 결합되며, 캐스터 본체의 적어도 하나의 구동 휠 수용홈에 위치하는 구동 휠은, 구동 모터가 결합된 구동 휠 축이 서스펜션을 통해 캐스터 본체에 결합된 플레이트에 회동 가능하게 고정 지지된 것을 특징으로 하는 캐스터에 관한 것이다.

일반적으로 이동 대차는 산업 화물이나 자재와 같은 물류를 적재하여 이송시키는 차량 또는 카트를 일컫는다. 이동 대차의 하부면에는 물류가 적재된 이동 대차를 이동시키기 위한 캐스터가 설치되는데, 이러한 캐스터는 이동형 선반, 휠체어 등에도 이용될 수 있다.

종래의 캐스터에서는 캐스터 휠(바퀴)이 이동 대차를 이동시키며 이동 대차 자체의 하중 및 적재된 물류의 하중도 견디는 기능을 하는데, 이 때, 하중이 증가하면 캐스터 휠의 구동 축에 걸리는 부하 또한 증가하므로, 레이디얼 하중에 의한 캐스터 휠의 구동 축의 변형과 마찰력에 의한 캐스터 휠의 마모 및 변형이 야기된다.

따라서, 구동 축에 걸리는 부하의 영향을 받지 않고 이동 대차를 이송할 수 있도록 하는 캐스터를 제안하고자 한다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이동 대차의 하중을 지지하는 캐스터 휠과 이동 대차를 이송하기 위한 구동 휠을 구분하여 설계함으로써 구동 축 및 구동 휠이 하중에 영향을 받지 않도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 구동 축 및 구동 휠에 걸리는 부하를 일정하게 함으로써 구동 축과 구동 휠의 변형 및 피로파괴를 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 서스펜션의 탄성력을 통해 구동 휠이 항상 지면에 닿도록 접지력을 일정하게 유지시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 이동 대차의 하면에 설치되어 상기 이동 대차를 이동시키는 캐스터에 있어서, 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 및 적어도 하나의 구동 휠 수용홈이 형성된 캐스터 본체; 상기 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 각각에 휠 축이 결합되어 회동되는 캐스터 휠들; 상기 구동 휠 수용홈에 위치하며, 구동 휠 축에 결합된 구동 모터의 회전에 연동되는 구동 휠; 상기 구동 휠의 상기 구동 휠 축이 회동 가능하도록 고정 지지하는 플레이트; 및 상기 캐스터 본체의 상부면과 상기 플레이트의 하부면을 결합하는 적어도 하나 이상의 서스펜션;을 포함하는 캐스터가 제공된다.

또한, 본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 서스펜션은, 일측단이 관통홀이 형성된 상기 플레이트의 하부면에 고정 결합되며 타측단에 하부 스토퍼가 형성된 실린더; 일측단이 상기 캐스터 본체에 고정 결합되어 상기 실린더에 내장되는 샤프트; 상기 샤프트의 외측 영역에 결합되는 탄성부; 상기 샤프트의 타측단 외측에 형성된 상부 스토퍼; 및 상기 샤프트의 상기 타측단에 나사 결합되어 상기 상부 스토퍼의 위치를 조정하는 텐션 조절용 나사; 를 포함하는 캐스터가 제공된다.

본 발명에 따르면, 이동 대차의 하중을 지지하는 캐스터 휠과 이동 대차의 이송을 위한 구동 휠을 구분하여 설계함으로써 구동 축 및 구동 휠이 하중에 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

또한, 구동 축 및 구동 휠에 걸리는 부하를 일정하게 함으로써 구동 축과 구동 휠의 변형 및 피로파괴를 방지할 수 있다.

또한, 서스펜션의 탄성력을 통해 구동 휠이 항상 지면에 닿도록 접지력을 일정하게 유지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 대차의 하면에 설치되어 이동 대차를 이동시키는 캐스터의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 휠 및 서스펜션의 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션의 측단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 휠, 플레이트 및 서스펜션의 분해 사시도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.

또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 대차의 하면에 설치되어 이동 대차를 이동시키는 캐스터(1000)의 사시도를 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스터(1000)는 캐스터 본체(100), 캐스터 휠(200), 구동 휠(300), 플레이트(400) 및 서스펜션(500)을 포함할 수 있다.

먼저, 캐스터 본체(100)는 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈(110) 및 적어도 하나의 구동 휠 수용홈(120)을 포함할 수 있다.

일 예로, 캐스터 휠 축 수용홈(110)들은 각각 캐스터 본체(100)의 모서리의 내측에 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 것처럼 캐스터 본체(100)의 4각 모서리 내에 각각 하나씩 형성될 수 있을 것이다. 이때, 캐스터 휠 축 수용홈(110)은 그 개수가 한정되지 않으며, 캐스터 본체(100)의 면적이 넓어 하중을 지지 및 분산하는 캐스터 휠(200)의 개수가 많이 필요하다면, 캐스터 본체(100)의 각각의 모서리뿐만 아니라 중심축 또는 하중 분산을 위한 복수의 위치에 캐스터 휠 축 수용홈(110)들이 형성될 수 있을 것이다.

그리고, 구동 휠 수용홈(120)은 캐스터 본체(100)의 중심축을 기준으로 캐스터 본체(100)의 양측면에서 내측 방향으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 캐스터(1000)의 이송 능력에 대응하여 그 개수를 달리할 수 있으며, 캐스터 본체(100)의 중심축 상의 소정 위치 또는 캐스터 본체(100)의 중심에 형성될 수도 있을 것이다.

캐스터 휠(200)은 이동 대차의 하중을 지지하는 것으로, 캐스터 휠 축 수용홈(110) 각각에 휠 축이 회동 가능하게 결합될 수 있다.

다음으로, 캐스터 휠(200)은 캐스터 휠 축 수용홈(110) 각각에 휠 축이 회동 가능하게 결합될 수 있다. 이때, 캐스터 휠(200) 각각은 캐스터(1000)가 결합되는 이동 대차 자체의 하중 및 이동 대차에 적재되는 물류의 하중을 캐스터 휠(200)의 개수만큼 분산 지지하는 기능을 수행한다.

다음으로, 구동 휠(300)은 구동 휠 수용홈(120) 각각에 위치하며, 구동 휠 축에 결합된 구동 모터(310)의 회전에 연동되어 캐스터(1000)가 결합된 이동 대차가 이동할 수 있도록 주행하는 기능을 수행한다. 이때, 각각의 구동 휠(300)은 각각의 구동 휠 축에 결합된 각각의 구동 모터(310)의 동작 상태에 따라 이동 대차를 전진 또는 후진시키거나, 이동 대차의 진행 방향을 변경할 수도 있다.

다음으로, 플레이트(400)는 구동 휠(300)의 구동 휠 축이 회동 가능하도록 고정 지지할 수 있다. 이때, 플레이트(400)는 플레이트(400)에 고정 결합되며, 구동 휠(300)의 구동 휠 축이 회동 가능하도록 고정 지지하는 고정 부재를 포함할 수 있다.

다음으로, 서스펜션(500)은 캐스터 본체(100)의 상부면과 플레이트(400)의 하부면을 결합하는 것으로, 구동 휠(300) 마다 구동 휠(300)의 주변에 하나 이상씩 설치될 수 있을 것이다.

일 예로, 구동 휠 축을 중심으로 짝수 개의 서스펜션(500)이 대칭으로 설치되거나, 구동 휠 축의 연장선 상에 하나의 서스펜션(500)이 설치되는 등의 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다.

이때, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 서스펜션(500)은 실린더(520), 샤프트(510), 탄성부(530), 상부 스토퍼(550), 및 텐션 조절용 나사(540)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 실린더(520)는 일측단이 관통홀(410)이 형성된 플레이트(400)의 하부면에 고정 결합될 수 있다. 이때, 실린더(520)는 원통(522)을 포함할 수 있으며, 원통(522)은 관통홀(410)이 형성된 플레이트(400)의 하부면에 나사를 통해 고정 결합될 수 있다.

또한, 실린더(520)의 타측단에는 하부 스토퍼(521)가 형성될 수 있으며, 하부 스토퍼(521)는 일측단이 원통(522)에 나사 결합될 수 있다. 이때, 하부 스토퍼(521)의 일측단의 내경은 원통(522)의 내경보다 작게 형성될 수 있으며, 일 예로, 하부 스토퍼(521)는 리니어 부시를 포함할 수 있다.

그리고, 샤프트(510)는 일측단이 캐스터 본체(100)에 고정 결합, 일 예로 나사 결합될 수 있으며, 실린더(520)에 내장될 수 있다.

다음으로, 탄성부(530)는 실린더(520)에 내장된 샤프트(510)의 외측 영역에 결합될 수 있다. 이때, 탄성부(530)는 탄성 스프링을 포함할 수 있으며, 탄성 스프링의 스프링 상수에 따라 서스펜션(500)의 압축 및 인장되는 힘이 조절될 수 있을 것이다. 그리고, 탄성부(530)는 구동 휠(300)이 지면을 주행하며 받는 지면에 대한 반발력을 흡수하는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 탄성력에 의해 구동 휠(300)을 지면 방향으로 이동시킴으로써 구동 휠(300)과 지면과의 접지력을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

그리고, 상부 스토퍼(550)는 샤프트(510)의 타측단 외측에 형성될 수 있으며, 탄성부(530)의 상부 영역에 대면될 수 있다. 이때, 상부 스토퍼(550)는 와셔를 포함할 수 있다.

또한, 텐션 조절용 나사(540)는 샤프트(510)의 타측단에 나사 결합되며, 샤프트(510)에 나사 결합되는 깊이에 따라 상부 스토퍼(550)의 위치를 변결할 수 있으며, 그에 따라 실린더(520) 내부에서 탄성부(530)의 탄성력을 조정할 수 있다.

구체적으로, 하부 스토퍼(521)의 위치를 기준으로 볼 경우, 텐션 조절용 나사(540)의 나사 결합되는 깊이에 따라 상부 스토퍼(550)의 위치가 변화하게 되며, 그에 따라 탄성부(530)가 압축 또는 인장될 수 있다. 그리고, 이에 연동하여 구동 휠(300)을 지면 방향으로 미는 힘이 조정되어 구동 휠(300)과 지면의 접지력을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스터(1000)의 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스터(1000)는, 지면에 닿지 않은 상태(디폴트 상태)일 때, 구동 휠(300)의 저면이 캐스터 휠(200)의 저면보다 아래에 위치하도록 형성될 수 있다. 즉, 탄성부(530)의 탄성력에 의해 구동 휠(300)이 캐스터 본체(100)의 아래 방향으로 이동될 수 있다. 이 때 구동 휠(300)의 지름은 캐스터 휠(200)의 지름보다 크게 형성될 수 있을 것이다.

여기서, 캐스터(1000)가 지면에 닿으면, 지면에 대한 반발력에 의해 구동 휠(300) 및 플레이트(400)가 상부 방향으로 이동하고, 플레이트(400)에 결합된 실린더(520)가 함께 상부 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 실린더(520)의 하부 스토퍼(521)의 위치가 상부 방향으로 이동하게 된다.

이 때, 탄성부(530)가 압축 스프링인 경우, 샤프트(510)의 상부 스토퍼(550)에 상단이 지지되고 하부 스토퍼(521)에 하단이 지지되는 탄성부(530)가 상부 방향으로 압축되며, 구동 휠(300)이 지면을 주행하는 중에도 탄성부(530)의 탄성력에 의해 구동 휠(300)과 지면의 접촉이 유지된다.

한편, 캐스터 휠(200)은 위치가 변경되지 않고 항상 지면과 접촉한 상태를 유지함으로써 이동 대차 및 이동 대차에 적재된 물류의 하중은 캐스터 휠(200)들이 분산하여 지지하게 된다. 그리고, 구동 휠(300)은 구동 모터(310)의 구동력에 연동하여 회전함으로써 지면을 주행하게 되며, 주행 중 지면에 대한 반발력만 받게 되고, 탄성부(530)가 상기 반발력을 흡수하게 된다.

또한, 주행 중 지면에 높이를 가진 장애물이 있을 경우, 구동 휠(300)은 장애물의 높이에 대응하여 상부 방향으로 이동하게 되고, 그에 따라 실린더(520) 내의 탄성부(530)는 압축되며, 구동 휠(300)이 장애물을 통과하는 과정에서 탄성부(530)의 탄성력에 의해 구동 휠(300)은 하부 방향으로 이동하여 지면과의 접지력을 유지하게 된다.

이를 통해, 구동 휠(300)은 하중의 영향은 받지 않으면서 탄성부(530)가 구동 휠(300)이 지면에 닿아있도록 누르는 힘만 받게 되므로, 구동 휠 축 및 구동 휠(300)에 걸리는 부하가 이동 대차의 하중과는 상관없이 항상 일정하게 하여 구동 휠 축 및 구동 휠(300)의 변형 및 피로파괴를 방지할 수 있다

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1000 : 캐스터 100 : 캐스터 본체
110 : 캐스터 휠 축 수용홈 120 : 구동 휠 수용홈
200 : 캐스터 휠 300 : 구동 휠
310 : 구동 모터 400 : 플레이트
410 : 관통홀 420 : 고정 부재
500 : 서스펜션 510 : 샤프트
520 : 실린더 521 : 하부 스토퍼
522 : 원통 530 : 탄성부
540 : 텐션 조절용 나사 550 : 상부 스토퍼

Claims (9)

1. 이동 대차의 하면에 설치되어 상기 이동 대차를 이동시키는 캐스터에 있어서,
   적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 및 적어도 하나의 구동 휠 수용홈이 형성된 캐스터 본체;
   상기 적어도 하나 이상의 캐스터 휠 축 수용홈 각각에 휠 축이 결합되어 회동되는 캐스터 휠들;
   상기 구동 휠 수용홈에 위치하며, 구동 휠 축에 결합된 구동 모터의 회전에 연동되는 구동 휠;
   상기 구동 휠의 상기 구동 휠 축이 회동 가능하도록 고정 지지하는 플레이트; 및
   상기 캐스터 본체의 상부면과 상기 플레이트의 하부면을 결합하는 적어도 하나 이상의 서스펜션;
   을 포함하되,
   상기 서스펜션은,일측단이 관통홀이 형성된 상기 플레이트의 하부면에 고정 결합되며 타측단에 하부 스토퍼가 형성된 실린더;
   일측단이 상기 캐스터 본체에 고정 결합되어 상기 실린더에 내장되는 샤프트;
   상기 샤프트의 외측 영역에 결합되는 탄성부;
   상기 샤프트의 타측단 외측에 형성된 상부 스토퍼; 및
   상기 샤프트의 상기 타측단에 나사 결합되어 상기 상부 스토퍼의 위치를 조정하는 텐션 조절용 나사;
   를 포함하고,
   상기 실린더는,
   상기 플레이트에 결합되는 원통을 포함하며,
   상기 하부 스토퍼는 일측단이 상기 원통에 나사 결합되는 것을 특징으로 하며,
   상기 하부 스토퍼의 상기 일측단의 내경은 상기 원통의 내경보다 작게 형성되어, 상기 탄성부의 저면이 상기 하부 스토퍼의 상기 일측단에 지지되는 것을 특징으로 하는 캐스터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 텐션 조절용 나사는, 상기 샤프트에 나사 결합되는 깊이에 따라 상기 상부 스토퍼의 위치를 변경함으로써 상기 탄성부의 탄성력을 조정하는 것을 특징으로 하는 캐스터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부는 탄성 스프링을 포함하며, 상기 탄성 스프링의 스프링 상수에 따라 상기 서스펜션의 압축 및 인장되는 힘이 조절되는 것을 특징으로 하는 캐스터.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트는,
   상기 플레이트에 고정 결합되며, 상기 구동 휠 축이 회동 가능하도록 고정 지지하는 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐스터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 구동 휠을 적어도 하나 이상 포함하되,
   하나의 상기 구동 휠을 포함하는 경우, 상기 캐스터 본체의 중심축에 형성된 상기 구동 휠 수용홈에 적어도 하나의 상기 서스펜션 및 상기 플레이트를 통해 상기 구동 휠이 결합되거나,
   한 쌍의 상기 구동 휠을 포함하는 경우, 상기 중심축을 기준으로 상기 캐스터 본체의 양측에 각각 내측 방향으로 형성된 상기 구동 휠 수용홈에 적어도 하나의 상기 서스펜션 및 상기 플레이트를 통해 각각의 상기 구동 휠이 결합되는 것을 특징으로 하는 캐스터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 캐스터 휠들은, 각각 상기 캐스터 본체의 모서리의 내측의 상기 캐스터 휠 축 수용홈에 결합되는 것을 특징으로 하는 캐스터.

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