KR100874482B1 - 왕복 회전 운동 조인트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 왕복 회전운동 조인트장치는 하우징과, 하우징의 일측에 설치되는 연결부재와, 하우징의 일측에 설치되고, 연결부재에 연결되는 동력 발생장치와, 경사면의 일측에 안내부재가 형성되고, 경사면의 타측에 중공 핀부재가 형성된 경사 안내부재와, 경사 안내부재의 안내부재가 삽설되도록 세로방향 슬롯이 설치되는 가이드 부재로 이루어지는 점에 있다. 이와 같이 구성된 본 발명의 왕복 회전운동 조인트장치는 입력축의 일방향 회전운동을 입력축에 직교하는 출력축의 왕복회전으로 용이하게 전환시킬 수 있는 이점이 있다.

왕복 회전운동, 조인트, 경사 안내부재, 가이드 부재

Description

왕복 회전 운동 조인트 장치{Joint apparatus for a reciprocating rotating motion}

본 발명은 왕복 회전 운동 조인트장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일축의 일방향 회전운동을 일축에 직교하는 타축의 왕복 회전운동으로 전환시키기 위한 왕복 회전 운동 조인트 장치에 관한 것이다.

종래의 조인트의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 조인트의 구성을 나타낸 사시도이다. 종래의 조인트는 제1축(1), 제2축(2) 및 제3축(3)으로 구성되며, 각각을 회전 방향(A,B,C)으로 회전시키기 위한 모터 등의 구동장치(도시 않음)가 구비된다. 이러한 구성을 갖는 조인트의 구동장치로 제1 내지 제3축(1,2,3)을 구동시키는 경우에 발생될 수 있는 제3축(3)의 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

제1축(1)을 회전시키고 제2 및 제3축(2,3)을 정지시키는 경우에 제3축(3)은 축단이 제1축(1)을 회전중심으로 하면서 구면상의 임의의 궤도를 따라 움직이게 된다. 제1 및 제2축(1,2)을 각각 회전시키고 제3축(3)을 고정시키는 경우에 제3축(3)은 축단이 제1 및 제2축(1,2)을 회전중심으로 하면서 구면상의 임의의 궤도를 따라 움직이게 된다. 또한, 제1 내지 제3축(1,2,3)을 회전시키는 경우에 제3축(3)은 축단이 제1 내지 제2축(1,2)을 회전중심으로 임의의 궤도를 따라 움직임과 아울러 제3축(3)을 회전중심으로 회전하게 된다.

종래와 같은 조인트는 제1 내지 제3축을 각각 회전시킴으로써 각각의 축을 회전중심으로 임의의 궤도를 따라 움직이거나 회전시키는 경우에 일축의 일방향 회전운동을 일축에 직교하는 타축의 왕복 회전운동으로 전환시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 입력축의 일방향 회전운동을 입력축에 직교하는 출력축의 왕복회전 운동으로 전환시키는 왕복 회전운동 조인트 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 왕복 회전운동 조인트장치는 하우징과, 하우징의 일측에 설치되는 연결부재와, 하우징의 일측에 설치되고, 연결부재에 연결되는 동력 발생장치와, 경사면의 일측에 안내부재가 형성되고, 경사면의 타측에 중공 핀부재가 형성된 경사 안내부재와, 경사 안내부재의 안내부재가 삽설되도록 세로방향 슬롯이 설치되는 가이드 부재로 이루어지는 점에 있다.

본 발명의 왕복 회전운동 조인트장치는 복수개의 하우징과, 하우징의 일측에 각기 설치되는 복수개의 연결부재와, 하우징의 일측에 각기 설치되고, 연결부재에 각기 연결되어 동력을 발생하는 복수개의 동력 발생장치와, 경사면의 일측에 안내 부재가 형성되고, 경사면의 타측에 중공 핀부재가 형성된 복수개의 경사 안내부재와, 경사 안내부재의 안내부재가 삽설되도록 세로방향 및 가로방향 슬롯이 각기 직교되게 설치되는 한쌍의 가이드 부재로 이루어지는 점에 있다.

본 발명의 왕복 회전운동 조인트장치는 동력 발생장치를 일방향 회전운동시키고 경사 안내부재 및 가이드 부재를 이용하여 회전운동을 왕복회전 운동으로 전환시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 두 개의 하우징 중 어느 하나를 고정하고 두 개의 동력 발생장치중 하나를 구동시키면 고정되지 않은 하우징을 1자유도를 갖는 왕복 회전운동 시킬 수 있는 이점이 있다. 그리고, 두 개의 하우징 중 어느 하나를 고정하고 두 개의 동력 발생장치 모두를 구동시키면 고정되지 않은 하우징을 2자유도를 갖는 왕복 회전운동을 시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 왕복 회전운동 조인트 장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 왕복 회전운동 조인트 장치의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도3은 본 발명의 왕복 회전운동 조인트 장치의 분해 사시도이다.

본 발명의 왕복 회전운동 조인트 장치(100)는 하우징(10)과, 하우징(10)의 일측에 설치되는 연결부재(20)와, 하우징(10)의 일측에 설치되고, 연결부재(20)에 연결되는 동력 발생장치(30)와, 경사면(42)의 일측에 안내부재(44)가 형성되고, 경 사면(42)의 타측에 중공 핀부재(46)가 형성된 경사 안내부재(40)와, 경사 안내부재(40)의 안내부재(44)가 삽설되도록 세로방향 슬롯(52)이 설치되는 가이드 부재(50)로 이루어진다.

상기 하우징(10)은 가이드 핀(56)에 의해 가이드 부재(50)와 연결되고, 상기 하우징(10)의 일측에는 동력 발생장치(30)가 설치된다. 하우징(10)의 일측에는 가이드 핀(56)이 삽입 설치되도록 홀(12)이 형성된다.

연결부재(20)의 일측에는 관통홀(22)이 형성되고, 상기 관통홀(22)에는 경사 안내부재(40)의 중공 핀부재(46)가 끼워지게 된다. 상기 중공 핀부재(46)는 동력 발생장치(30)의 회전축(도시되지 않음)에 회전 가능하게 끼워지게 된다.

경사 안내부재(40)의 경사면(42)은 단면이 "L"자형으로 이루어지도록 형성되며, 그 내각은 90도 보다 크게 형성되어 있다. 그리고, 경사 안내부재(40)의 안내부재(44)가 삽입되는 중공 가이드바(60)의 중앙에는 연결핀(58)의 끝단이 끼워지게 되도록 구멍(62)이 형성된다.

경사 안내부재(40)는 그 안내부재(44)에 중공 가이드바(60)를 삽설하여 가이드 부재(50)의 세로방향 슬롯(52)에 삽설 연결된다. 그리고, 상기 가이드 부재(50)의 일측에는 평탄부(54)가 형성된다. 미설명 부호 59는 상기 가이드 부재(50)의 안내홈이다. 상기 가이드 부재(50)는 한쌍의 연결핀(58)에 의해 중공 가이드바(60)와 연결되어 있다.

이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 회전운동 조인트장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2a에 도시된 바와 같은 상태에서, 왕복 회전운동 조인트장치(100)의 동력 발생장치(30)를 동작시키면 경사 안내부재(40)의 L자형 경사면(42)이 일방향으로 회전하게 된다. 그리고, 상기 경사 안내부재(40)의 안내부재(44)와 연결된 중공 가이드바(60)는 가이드 부재(50)의 세로방향 슬롯(52)내에 끼워지고 연결핀(58)에 의해 체결되므로 세로방향 슬롯(52)내에서 원추운동을 하게 된다. 즉, 안내부재(44)의 원추 운동에 의해서 가이드 부재(50)의 왕복회전 운동이 발생된다.

상기 중공 가이드바(60)의 원추운동은 가이드 부재(50)의 세로방향 슬롯(52)내의 슬라이딩면을 따라 가이드 부재(50)에 전달되고, 가이드 부재(50)는 가이드핀(56)에 의해 하우징(10)에 연결되어 한 축이 구속되므로 가이드 부재(50)는 가이드핀(56)을 회전축으로 하여 왕복 회전운동을 하게 되어 도2b와 같은 상태로 되게 된다.

상기 가이드 부재(50)와 경사 안내부재(40)에서는 회전 미끄럼운동이 일어나며 중공 가이드바(60)는 베어링의 역할을 하게 된다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 왕복 회전운동 조인트 장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도5는 본 발명의 왕복 회전운동 조인트 장치의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전운동 조인트 장치(200)는 하우징(10;110,110)과, 하우징(10;110,110)의 일측에 각기 설치되는 연결부재(20,120)와, 하우징(10;110,110)의 일측에 설치되고, 연결부재(20,120)에 각기 연결되어 동력을 발생하는 동력 발생장치(30,130)와, 경사면(42,142)의 일측에 안내부재(44,144)가 형성되고, 경사면(42,142)의 타측에 중공 핀부재(46,146)가 형성된 한쌍의 경사 안내부재(40,140)와, 경사 안내부재(40,140)의 안내부재(44,144)가 삽설되도록 세로방향 및 가로방향 슬롯(152,153)이 각기 직교되게 설치되는 한쌍의 가이드 부재(150,150)로 이루어진다.

상기 복수개의 하우징(110,110)의 사이에는 도 5에 도시된 바와 같이, 연결부재(120)가 설치되고, 연결부재(120)의 관통홀(122)에는 상기 동력 발생장치(130)의 일방향 회전축(132)이 끼워지게 된다. 그리고, 상기 복수개의 하우징(110,110)에는 가이드 부재(150)의 홀(157)과 일체로 되어 핀(172)에 의해 끼워질 수 있도록 각기 홀(112)이 형성된다. 상기 관통홀(122)에 끼워진 일방향 회전축(132)이 경사 안내부재(140)의 중공 핀부재(146)와 회전 가능하게 연결된다.

경사 안내부재(140)는 전술한 본 발명의 일 실시예의 구성과 동일하게 구성된다. 즉, 경사 안내부재(140)의 경사면(142)은 단면이 "L"자형으로 이루어지도록 형성되며, 그 내각은 90도 보다 크게 형성되어 있다. 상기 경사 안내부재(140)는 그 안내부재(144)에 가이드 바(147)를 삽설하여 가이드 부재(150)의 가로방향 슬롯(153)에 삽설하여 연결되게 된다.

한편, 하우징(10)은 가이드 핀(56)에 의해 가이드 부재(150)와 연결되고, 상기 하우징(10)의 일측에는 동력 발생장치(30)가 설치된다. 하우징(10)의 일측에는 가이드 핀(56)이 삽입 설치되도록 홀(12)이 형성된다. 상기 가이드 핀(56)은 홀(12)을 경유하여 가이드 부재(150)의 홀(157)에 끼워지게 된다.

연결부재(20)의 일측에는 관통홀(22)이 형성되고, 상기 관통홀(22)에는 경사 안내부재(40)의 중공 핀부재(46)가 끼워지게 된다. 상기 중공 핀부재(46)는 동력 발생장치(30)의 일방향 회전축(32)에 회전 가능하게 끼워지게 된다.

경사 안내부재(40)의 경사면(42)은 단면이 "L"자형으로 이루어지도록 형성되며, 그 내각은 90도 보다 크게 형성되어 있다. 경사 안내부재(40)는 그 안내부재(44)를 가이드 바(47)에 삽설하여 가이드 부재(150)의 세로방향 슬롯(152)에 끼우게 된다. 그리고, 상기 가이드 부재(150)의 일측에는 평탄부(154)가 형성되며, 평탄부(154)의 일측에 홀(157)이 형성된다. 그리고, 도 5에서 미설명 부호 172는 핀이고, 참고부호 191,192는 가이드 부재(150)에 각기 연결되는 연결핀이며, 가이드 바(47, 147)는 본 발명의 일실시예의 중공 가이드 바(60)와 같이 베어링 역할을 한다.

이제, 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전운동 조인트장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도4a에 도시된 바와 같이, 왕복 회전운동 조인트장치(200)의 동력 발생장치(30,130)를 동작시키면 경사 안내부재(40,140)의 L자형 경사면(42,142)이 일방향으로 회전하게 된다. 그리고, 상기 경사 안내부재(40,140)의 안내부재(44,144)는 가이드 부재(150,150)의 세로방향 및 가로방향 슬롯(152,153)내에 끼워지고 연결핀(56) 및 핀(172)에 의해 체결되므로 세로방향 및 가로방향 슬롯(152,153)내에서 원추운동을 하게 된다.

상기 안내부재(44,144)의 원추운동은 가이드 부재(150)의 세로방향 및 가로방향 슬롯(152,153)내의 슬라이딩면을 따라 가이드 부재(150)에 전달되고, 가이드 부재(150)는 연결핀(56) 및 핀(172)에 의해 하우징(10;110,110)에 각기 연결되어 한 축이 구속되므로 가이드 부재(150)는 연결핀(56) 및 핀(172)을 회전축으로 하여 왕복 회전운동을 하게 되어 도4b와 같은 상태로 되게 된다.

한편, 하우징(10) 또는 하우징(110,110)을 고정시키고, 두 개의 동력 발생장치(30,130)중 한 개를 선택적으로 구동시키면 하우징(10) 또는 하우징(110,110)은 1자유도를 갖는 왕복 회전운동을 하게 된다. 즉, 상기 하우징(10)(110,110)중 하나를 고정하게 되면, 두 개의 동력 발생장치(30,130)중 어느 하나의 동력 발생장치가 동작하게 된다. 상기 동력 발생장치의 축에 연결된 두 개의 경사 안내부재(40,140)중 하나가 가이드 부재(150)의 세로방향 및 가로방향 슬롯(152,153)중의 하나의 슬롯에서 동작하게 되므로 상기 가이드 부재(150)와 직교 되게 설치된 다른 가이드 부재를 움직이게 하므로 고정되지 않은 다른 하우징이 1자유도를 갖고 왕복 회전운동을 하게 된다.

그러나, 하우징(10) 또는 하우징(110)을 고정시키고, 두 개의 동력 발생장치(30,130)를 모두 구동시키면 하우징(10) 또는 하우징(110)은 2자유도를 갖는 왕복 회전운동을 하게 된다.

한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전운동 조인트장치를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 분해 조립도이다.

본 발명의 또 다른 실시예는 전술한 다른 실시예의 가이드 부재를 1/2로 자르고, 2개를 대칭적으로 부착하여 2개의 동축의 독립적인 회전운동을 운동 방향을 90도 변환시킨 두 개의 동축의 회전운동으로 바꾸는 왕복 회전운동 조인트장치이 다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전운동 조인트장치(300)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 복수개의 제1 및 제2 왕복 회전축(310,330)과, 제1왕복 회전축(310)에 제2 보조 안내부재(372)를 삽설하여 끼워지며, 제2 경사홈부(374)를 갖는 제2 가이드 부재(370)와, 제2왕복 회전축(330)에 제1 보조 안내부재(352)를 삽설하여 끼워지며, 제1 경사홈부(354)를 갖는 제1 가이드 부재(350)로 이루어진다.

상기 제1 왕복 회전축(310)은 그 일측에 제1 가이드 바(312)가 설치되고, 상기 제1 가이드 바(312)는 제2 보조 안내부재(372)에 끼워지며, 상기 제2 보조 안내부재(372)는 제2 가이드 부재(370)의 제2 경사홈부(374)에 끼워지게 된다.

한편, 제2 왕복 회전축(330)은 그 일측에 제2 가이드바(332)가 설치되고 그 타측에 제1 왕복회전축(310)을 회전 가능하게 끼우기 위한 관통홀(334)이 형성된다. 그리고, 상기 제2 가이드바(332)는 제1 보조 안내부재(352)에 끼워지고, 제1 보조 안내부재(352)는 제1 가이드 부재(350)의 제1 경사홈부(354)에 끼워지게 된다. 상기 제1 보조 안내부재(352)에는 원통홈(353)이 형성된다. 미설명 부호 358은 제1 가이드 부재(350)의 하부 일측에 설치되며 제2 가이드 부재(370)의 관통홀(376)에 끼워지게 되는 원기둥 부재이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 왕복 회전운동 조인트장치의 동작관계를 설명하면 다음과 같다.

제1 왕복회전축(310)이 왕복 회전운동을 하게 되면, 제1 가이드 바(312)와 연결된 제2 보조 안내부재(372)가 제2 가이드 부재(370)의 제2 경사홈부(374)내에서 원추운동을 하고, 제2 가이드 부재(370)는 왕복 회전운동을 하게 된다.

상기 제2 가이드 부재(370)의 왕복 회전운동은 직각 방향의 왕복 회전운동이다.

그리고, 제2 왕복회전축(330)을 왕복 회전운동을 시키면 상기 제1 왕복회전축(310)과 동일한 원리에 의해서 왕복 회전운동을 하게 된다. 즉, 제2 왕복회전축(330)의 제2 가이드바(332)가 제1 보조 안내부재(352)의 원통홈(353)에 끼워지고, 제1 보조 안내부재(352)가 제1 가이드 부재(350)의 제1 경사홈부(354)내에서 원추운동을 하게 되고, 제1 가이드 부재(350)는 왕복 회전운동을 하게 된다.

한편, 제1 및 제2 왕복회전축(310,330)을 독립적으로 왕복 회전운동을 시키면 직각 방향의 서로 독립적인 왕복 회전운동을 얻을 수 있고, 제2 가이드부재(370)를 왕복 회전운동을 시키면 동일한 원리에 의해 제1 왕복회전축(310)이 왕복 회전운동을 하게 되고, 제1 가이드부재(350)를 왕복 회전운동을 시키면 제2 왕복회전축(330)이 왕복 회전운동을 하게 된다.

본 발명의 왕복 회전 운동 조인트장치는 로봇의 축이나 관절이나 산업용 기기의 축, 조인트나 액츄에이터 등과 같이 축의 회전방향(이동방향 포함)을 전환시키거나 일방향 회전운동을 왕복운동으로 전환할 수 있는 구조에는 어디든지 적용할 수 있다.

도 1은 종래의 조인트의 구성을 나타낸 사시도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 왕복 회전 운동 조인트장치의 동작 상태도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 왕복 회전 운동 조인트장치의 분해 조립 사시도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 운동 조인트장치의 동작 상태도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 운동 조인트장치의 분해 조립 사시도,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 운동 조인트의 사시도,

도 7은 도6의 분해 조립도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10,110: 하우징 20,120: 연결부재

30,130: 동력 발생장치 32,132: 일방향 회전축

40,140: 경사 안내부재 50,150: 가이드 부재

100,200: 왕복 회전운동 조인트장치

Claims (10)

1. 하우징과;

   상기 하우징의 일측에 설치되는 연결부재와;

   상기 하우징의 일측에 설치되고, 연결부재에 연결되는 동력 발생장치와;

   경사면의 일측에 안내부재가 형성되고, 경사면의 타측에 상기 동력 발생장치와 연결되는 중공 핀부재가 형성된 경사 안내부재와;

   상기 경사 안내부재의 안내부재에 삽설되는 중공 가이드바와;

   상기 중공 가이드바를 삽설한 상기 경사 안내부재의 안내부재가 삽설 연결되는 세로방향 슬롯이 설치되어 상기 경사 안내부재의 안내부재의 원추 운동에 의해 왕복회전 운동되는 가이드 부재로 이루어지며,

   상기 하우징과 가이드 부재는 서로 연결핀에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 운동 조인트장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 경사 안내부재의 경사면은 단면이 "L"자형으로 이루어지며, 그 내각은 90도 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전운동 조인트 장치.
3. 삭제
4. 복수개의 하우징과;

   상기 하우징의 일측에 각기 설치되는 복수개의 연결부재와;

   상기 하우징의 일측에 각기 설치되고, 연결부재에 각기 연결되어 동력을 발생하는 복수개의 동력 발생장치와;

   경사면의 일측에 안내부재가 형성되고, 경사면의 타측에 상기 복수개의 동력 발생장치와 각기 연결되는 중공 핀부재가 형성된 복수개의 경사 안내부재와;

   상기 복수개의 경사 안내부재의 안내부재에 삽설되는 복수개의 가이드 바와;

   상기 중공 가이드바를 삽설한 상기 복수개의 경사 안내부재의 안내부재가 삽설되는 세로방향이나 가로방향 슬롯이 각기 직교되게 설치되어 복수개의 경사 안내부재의 안내부재의 원추 운동에 의해 왕복회전 운동되는 한쌍의 가이드 부재로 이루어지며,

   상기 하우징과 가이드 부재는 서로 연결핀에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 운동 조인트장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 하우징은 그 중 하나를 고정시키고 동력 발생장치중 하나를 구동시키면 상기 하우징중 고정되지 않은 하우징은 1 자유도를 갖는 왕복 회전운동을 하는 것을 특징으로 하는 왕복 회전운동 조인트장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 하우징은 그 중 하나를 고정시키고 2개의 동력 발생장치를 모두 구동시키면 상기 하우징중 고정되지 않은 하우징은 2 자유도를 갖는 왕복 회전운동을 하는 것을 특징으로 하는 왕복 회전운동 조인트장치.
7. 삭제
8. 삭제
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