JP6410453B2

JP6410453B2 - 可変式衝撃吸収装置

Info

Publication number: JP6410453B2
Application number: JP2014076701A
Authority: JP
Inventors: 勳建高
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: JP2015113977A; US20150159720A1; US9371878B2; KR101500215B1

Description

本発明は可変式衝撃吸収装置に係り、より詳しくは、ワイヤが使用されるロボットに印加される瞬間的な作動力を緩衝するために、弾性部が引っ張られる程度に応じて衝撃吸収量が変化する可変式衝撃吸収装置に関する。

多様な産業現場では、人にはできなかったり、人が直接行う場合にその効率性が低下する業務について、作業者の操作又はあらかじめ設定された制御ロジッグに従って動くロボットが使用されている。このようなロボットの種類は多様で、その中には作業ラインに沿って設けられたレールを移動しながら、作業者の操作によって重い対象物を作業者の代わりに持ち上げるロボットも含まれる。

しかし、上記したようなロボットは、それ自体荷重が大きく、かつ形体が大きく作業者がこれを操作することに大変な不便を感じてきた。

そこで、最近は作業者が直接着用して対象物を持ち上げて組み立てを行い、作業者の動きに補助力を加えて作業者が困難なく重い対象物を持ち上げて移動させることができるようにする着用式ロボットが開発されている。

このような着用式ロボットは、作業者の動き又は操作に従って作動する多数個の駆動モーターを含むが、各関節ごとに駆動モーターを設置することは着用式ロボット自体の重量を増大させ作業者が直ぐに疲れを感じるようになるので、各関節を操作する駆動モーターの個数を最小限にするために、多数のワイヤを設置し少数の駆動モーターのみでも各関節を動かせるようにしている。

このような構造は、特許文献１の、「ベース（ｂａｓｅ）部と、前記ベース部に結合される複数の指構造体と、前記複数の指構造体を駆動する駆動部と、前記駆動部から前記複数の指構造体に駆動力を伝達するワイヤ（ｗｉｒｅ）を含む」構成と同じである。

しかし、このような従来の技術によっても、瞬間的に作動する駆動モーターの回転によって、瞬間的にワイヤに高い圧力がかかることを防ぐことはできず、ワイヤが瞬間的に高い荷重を受けて、ワイヤに衝撃が加えられたり、ワイヤと連結した関節が瞬間的に動くようになり、ロボットの関節にも衝撃が発生する問題点が依然として存在していたのである。

前記の背景技術として説明した事項は、本発明の背景についての理解を助けるためのものであり、この技術分野の当業者に既に知られた従来技術に該当するものとして受け入れてはならない。

韓国出願公開第１０−２０１１−００８０９２２号明細書

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、瞬間的にワイヤに加えられる衝撃を緩和させ、自然な衝撃吸収を可能にするための可変式衝撃吸収装置を提供することにある。

このような目的を達成するための、本発明の可変式衝撃吸収装置は、互いに交差するように配置される一対の弾性部と、各弾性部の一端に両端がそれぞれ結合する第１支持部、及び前記第１支持部と対面して設けられ、各弾性部の他端が挿入されて互いに反対方向にスライディング可能なように長溝が形成された第２支持部とを含み、前記第１支持部又は前記第２支持部に外力印加時、前記第１支持部と前記第２支持部の隔離距離が変わり、隔離距離が変化するに伴い前記一対の弾性部がなす角度が変化し、前記各弾性部は、前記第１支持部と前記第２支持部が互いに遠くなる方向に離隔される時、収縮復元力を各支持部に印加することを特徴とする。

前記第１支持部は、前面が開放され内部に溝が形成されたハウジングであり、前記第２支持部が前記第１支持部の前面を介して前記溝に挿入されてスライディングすることを特徴とする。

前記第１支持部と前記第２支持部は、四角のボックス形状で、開放された前面が各支持部の前面に向かうように配置されることを特徴とする。

前記長溝は、前記第２支持部の移動方向と垂直になる方向に形成されることを特徴とする。

前記長溝は、前記第２支持部の上面と下面にそれぞれ互いに対面して形成されることを特徴とする。

各弾性部の一端は、前記第１支持部の内側面の後面に結合され、後面の両端にそれぞれ結合されることを特徴とする。

各弾性部の他端にはローラーが備えられ、前記ローラーは前記長溝に挿入されてスライディングすることを特徴とする。

上述したような構造からなる可変式衝撃吸収装置によれば、瞬間的にワイヤにかかる荷重が漸進的に吸収されて、ワイヤに衝撃が発生しないようにすることにより、ワイヤの損傷及びワイヤと連結した対象に負荷が大きくかかることを防止することができる。

構造が単純で、大きさ及び重量を多大に増加させなくてもワイヤにかかる衝撃を解消することができる。

本発明の一実施例による可変式衝撃吸収装置の構成図である。本発明の一実施例による可変式衝撃吸収装置の作動時の様子を示した図面である。本発明の一実施例による可変式衝撃吸収装置の衝撃吸収力をグラフで表した図面である。

以下では添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施例による可変式衝撃吸収装置について詳察する。

図１は、本発明の一実施例による可変式衝撃吸収装置の構成図であって、図１の（ａ）は上方から眺めた図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示した図面である。図１を用いて説明すれば、本発明の一実施例による可変式衝撃吸収装置は、互いに交差するように配置される一対の弾性部２００と、各弾性部２００の一端に両端がそれぞれ結合する第１支持部１１０、及び前記第１支持部１１０と対面して設けられ、各弾性部２００の他端が挿入されて互いに反対方向にスライディング可能なように長溝１３１、１３２が形成された第２支持部１３０とを含み、前記第１支持部１１０又は前記第２支持部１３０に外力Ｆ印加時、前記第１支持部１１０と前記第２支持部１３０の隔離距離が変わり、隔離距離が変化するに伴い一対の弾性部２００がなす角度θが変化する。

さらに具体的に説明すれば、前記第１支持部１１０は、前面が開放され内部に溝が形成されたハウジングであり、前記第２支持部１３０が前記第１支持部１１０の前面を介して前記溝に挿入されてスライディングするように構成されている。さらに具体的な形状としては、前記第１支持部１１０と前記第２支持部１３０は四角のボックス形状で、開放された前面が互いに各支持部１１０、１３０の前面に向かうように配置されることが好ましい。

すなわち、各支持部の開放された前面が互いに対面する状態で前記第２支持部１３０が前記第１支持部１１０に挿入されるように設けられることによって、前記第２支持部１３０が前記第１支持部１１０の内部で前後方向にスライディングすることが可能で、各弾性部が前記第１支持部１１０と前記第２支持部１３０の内側に位置して前記第１支持部１１０と前記第２支持部１３０を連結することができるようになり、前記第２支持部１３０のスライディング時、四面が安定に支持されることによって、前後方向と垂直方向の左右方向への移動が阻止されて安定的なスライディングが可能になる。

また、本実施例では、前記第２支持部１３０が前記第１支持部１１０に挿入される状況について述べているが、必ずそうでなければならないものではなく、前記第１支持部１１０が前記第２支持部１３０に挿入されるようにすることもできる。

また、前記各支持部１１０、１３０の後面には着用式ロボットの駆動モーターと関節をつなぐワイヤ４００が設置されて、ワイヤ４００に外力Ｆが印加される時、前記各支持部１１０、１３０が互いに反対方向、すなわち前記第２支持部１３０が前記第１支持部１１０から引き出される方向に移動できるようにすることが好ましい。弾性部２００の収縮復元力を利用してワイヤ４００に加えられる衝撃を吸収するためである。

一方、前記長溝１３１、１３２は、前記第２支持部１３０に左右方向に形成され、前記第２支持部１３０の上面と下面にそれぞれ互いに対面するように設けられることが好ましく、前記第２支持部１３０の内側には一端が前記第２支持部１３０の上面側の長溝１３１に挿入され、他端が前記第２支持部１３０の下面側の長溝１３２に挿入される一対のローラー３００が設けられることが好ましい。

前記長溝１３１、１３２が前記第２支持部１３０の上面と下面に形成されることにより、前記ローラー３００の安定的なスライディングが可能で、したがって前記第２支持部１３０が外力Ｆによって前記第１支持部１１０から引き出されるとき、中心に向かって自然にスライディングし、一対の弾性部２００がなす角度θの変化が自然になされる効果が発生する。

一方、前記ローラー３００は、各弾性部２００の他端が結合される本体部分３１０と長溝１３１、１３２に挿入される一端及び他端が互いに相対的に自由に回転できるようにされ、各弾性部２００と固定された状態を維持しつつ、自由に長溝１３１、１３２に沿ってスライディングできるようになることが好ましい。

一方、各弾性部２００は圧縮復元力を加えるスプリングであって、各弾性部２００は、互いに「Ｘ」形状に交差するように設けられることが好ましく、各弾性部２００の一端は、前記第１支持部１１０の内側面の後面に結合され、後面の両端部、すなわち左右方向の両先端部にそれぞれ結合されることが好ましい。

各弾性部２００が互いに「Ｘ」形状に交差して設けられることにより、外力Ｆによる前記第２支持部１３０の引き出し時、図２に示したように、各弾性部２００が伸長しながら一対の弾性部２００がなす角度θに変化が発生するようになり、前記第１支持部１１０と前記第２支持部１３０の隔離距離が増加するほど各弾性部２００はさらに伸長して角度θは小くなるようになる。すなわち、前記第１支持部１１０と前記第２支持部１３０の隔離距離が増加するほど、前記隔離距離を狭める方向への圧縮復元力は増加するが、これを図１と図２を比較して説明するなら、Ｆｓは弾性部２００の圧縮復元力で、Ｆａは前記隔離距離を狭める方向への圧縮復元力であり、ｎは各弾性部２００の個数、θは前記一対の弾性部２００がなす角度とするとき、前記Ｆａは、次のような数式で求めることができる。

前記第１支持部１１０の後面と前記Ｆａの方向は垂直であるため、前記数式で θ／２は各弾性部２００と前記第１支持部１１０の後面との角度であるθ_２と一致し、したがって前記数式は次のような数式でも求めることができる。

Ｆｓは、弾性部２００の伸長した長さに比例するため、図１と図２を比べて見ると、外力Ｆによって前記第２支持部１３０が引き出される場合が、引き出される前よりＦｓがさらに大きくθ値がさらに小さくなり、θ_２の値はさらに大きくなるため、結果的にＦａ値がさらに増加する結果が現われる。

また、前記数学式２の数式をグラフに図式化してみれば、図３のようなグラフが導き出されるが、図３のＡは、本発明の一実施例による可変式衝撃吸収装置を示した図面で、Ｂは弾性部２００が前記第２支持部１３０のスライディング方向に形成されたものであり、Ｂの場合、衝撃発生時からＦａが、Ａの場合より大きく作用して外力Ｆに対する衝撃吸収が急に発生するようになるが、Ａの場合、衝撃発生時の初期ａ区間では漸進的に衝撃吸収がなされていくが、ｂ区間からＦａの大きさがＢより増加して衝撃を吸収する程度がさらに増加する傾向を示していることがみられる。

すなわち、ワイヤに瞬間的な荷重が加えられる時、その時の衝撃が漸進的に吸収される効果を発生する。

また、前記したように、各弾性部２００の一端が前記第１支持部１１０の内側面の後面に結合され、後面の左右方向の両先端部にそれぞれ結合されることによって、前記第２支持部１３０の引き出しに伴うθ又はθ_２の大きさの変化がさらに大きく発生するため、前記漸進的な衝撃吸収の効果がさらに増大することができる。

本実施例は、着用式ロボットの駆動時に使用されるワイヤに結合される場合について説明しているが、これは必ずしも着用式ロボットのワイヤだけでなく、産業機械で衝撃吸収が必要な引張力が作用する二つの固定部の間に設置されることもでき、多様な分野において幅広く適用することができる。

上述したような構造からなる可変式衝撃吸収装置によれば、瞬間的にワイヤにかかる荷重が漸進的に吸収されて、ワイヤに衝撃が発生しないようにすることにより、ワイヤの損傷及びワイヤに連結した対象に負荷が大きくかかることを防止することができる。

また、構造が単純で、大きさ及び重量を多大に増加させなくてもワイヤにかかる衝撃を解消することができる。

本発明は、特定の実施例に関して図示して説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、本発明が多様に改良及び変更できるということは、当業者において自明なことである。

本発明は、印加される瞬間的な作動力を緩衝するために、引っ張られる程度に応じて弾性部の衝撃吸収量が変化する可変式衝撃吸収装置の分野に適用できる。

１１０第１支持部
１３０第２支持部
１３１、１３２長溝
２００弾性部
３００ローラー

Claims

互いに交差するように配置される一対の弾性部と、
各弾性部の一端に両端がそれぞれ結合する第１支持部、及び
前記第１支持部と対面して設けられ、各弾性部の他端が挿入されて互いに反対方向にスライディング可能なように長溝が形成された第２支持部とを含み、
前記第１支持部又は前記第２支持部に外力印加時、前記第１支持部と前記第２支持部の隔離距離が変わり、隔離距離が変化するに伴い前記一対の弾性部がなす角度が変化し、前記各弾性部は、前記第１支持部と前記第２支持部が互いに遠くなる方向に離隔される時、収縮復元力を各支持部に印加することを特徴とする可変式衝撃吸収装置。
前記第１支持部は、前面が開放され内部に溝が形成されたハウジングであり、前記第２支持部が前記第１支持部の前面を介して前記溝に挿入されてスライディングすることを特徴とする請求項１に記載の可変式衝撃吸収装置。
前記第１支持部と前記第２支持部は、四角のボックス形状で、開放された前面が各支持部の前面に向かうように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の可変式衝撃吸収装置。
前記長溝は、前記第２支持部の移動方向と垂直になる方向に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可変式衝撃吸収装置。
前記長溝は、前記第２支持部の上面と下面にそれぞれ互いに対面して形成されることを特徴とする請求項３に記載の可変式衝撃吸収装置。
前記各弾性部の一端は、前記第１支持部の内側面の後面に結合され、後面の両端にそれぞれ結合されることを特徴とする請求項２に記載の可変式衝撃吸収装置。
前記各弾性部の他端にはローラーが備えられ、前記ローラーは前記長溝に挿入されてスライディングすることを特徴とする請求項１に記載の可変式衝撃吸収装置。