KR100946174B1 - 왕복 회전 동력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 왕복 회전 동력장치는 입력축인 하우징(10), 상기 하우징(10)의 내측에 설치되는 동력 발생장치(20)와, 그 일측에 동력 발생장치(20)가 연결되고, 경사면을 갖는 경사판 부재(30)와, 그 일측에 안내돌기(44)가 형성된 C자형 부재(40)와, 그 일측에 복수개의 핀이 삽입되도록 핀 삽입구멍이 형성된 출력축(60)으로 이루어진다. 이와 같이 구성된 왕복 회전 동력장치는 일방향 회전의 운동을 입력하여 왕복 회전의 출력을 얻게 된다.

왕복회전 동력장치, 경사판, 원추운동부재

Description

왕복 회전 동력장치{Reciprocal rotating power apparatus}

본 발명은 왕복 회전 동력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일방향 회전의 운동을 입력하여 왕복 회전의 출력을 얻는 왕복 회전 동력장치에 관한 것이다.

종래, 축단이 구면상의 임의의 궤도를 움직이고, 축단이 자세를 유지하기 위해서는 도1에 나타낸 바와 같이, 제1축(1)의 회전(A), 제2축(2)의 회전(B), 제3축의 회전(C)을 모터등의 구동장치를 이용하여 동작하도록 조합시키는 것이 일반적이다. 즉, 도 1에서, 제1축(1)과 제2축(2)의 회전(A,B)에 의해 제3축(3)의 축단이 구면상의 임의의 궤도를 움직인다. 또한, 제3축(3)의 회전(C)에 의해 제3축(3)의 축단의 자세를 유지하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성된 종래의 조인트는 3자유도의 회전축이 필요하고, 회전축의 자유도에 따라 모터등의 구동장치도 필요하며, 그 구조도 크게 되고 복잡해지는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 일방향 회전축에 동력 발생장치를 설치하고, 일방향 회전운동을 시키면 회전축에 부착된 경사부재가 회전운동을 하고, 연결부재가 원추운동을 하게 되어 핀을 이용하여 연결부재의 운동을 구속하면 원추운동이 하우징에 핀에 의해서 연결된 출력축의 왕복 회전운동을 유도하게 되는 왕복 회전 동력장치를 제공하는 점에 있다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치는 하우징, 상기 하우징의 내측에 설치되는 동력 발생장치와, 그 일측에 동력 발생장치가 연결되고, 경사면을 갖는 경사판 부재와, 그 일측에 안내돌기가 형성된 C자형 부재와, 그 일측에 복수개의 핀이 삽입되도록 핀 삽입구멍이 형성된 출력축으로 이루어지는 점에 있다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치는 그 일측에 복수개의 요크부가 평행하게 설치된 하우징과; 상기 하우징의 내측에 설치되며, 회전축을 갖는 동력 발생장치와; 그 일측에 동력 발생장치가 연결되고, 경사부재를 갖는 회전판 부재와; 상기 회전판 부재에 회전 가능하게 연결되는 T자형 부재와; 상기 하우징에 수직으로 설치되며, 상기 T자형 부재와 연결되는 출력축으로 이루어지는 점에 있다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치는 하우징과; 하우징에 연결되는 복수개의 동력 발생장치와; 동력 발생장치에 각기 연결되고, 상호 치합되어 있는 복수개의 기어와; 기어중 어느 하나에 설치되는 연결부재 및 상기 연결부재와 간격을 두고 설치된 경사부재와; 연결부재에 설치되는 출력축과; 경사부재 및 출력축에 상호 연결되는 ㄱ자형 연결부재로 이루어지는 점에 있다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치는 일방향 회전의 운동을 입력하여 왕복 회전의 출력을 얻을 수 있다. 또한, 2축 자유도에 있어서 축단의 자세를 유지하는 구조를 간단하게 하고, 소형인 왕복 회전 동력장치를 제공한다.

게다가, 동력 발생장치를 선택적으로 독립적으로 구동하여 그 동력을 사용자의 요구에 따라 조절할 수 있는 왕복 회전 동력장치를 제공한다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치(50)를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도2c는 본 발명의 일실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 분해 사시도이다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 입력축인 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내측에 설치되는 동력 발생장치(20)와, 그 일측에 동력 발생장치(20)가 연결되고, 경사면을 갖는 경사판 부재(30)와, 그 일측에 안내돌기(44)가 형성된 C자형 부재(40)와, 그 일측에 복수개의 핀이 삽입되도록 핀 삽입구멍이 형성된 출력축(60)으로 이루어진다.

상기 하우징(10)은 입력축에 해당되고, 그 양단에는 요크부(12)가 각기 형성되며, 상기 요크부(12)에는 관통홀(14)이 형성된다. 그리고, 하우징(10)의 중앙에는 동력발생장치(20)의 일방향 회전축(22)이 삽설될 수 있도록 중공부(16)가 형성된다.

상기 경사판 부재(30)는 경사면(32)에 C자형 부재(40)의 안내돌기(44)가 회전 가능하게 끼워지도록 구멍(34)이 형성되고, 그 하부에 동력발생장치(20)의 일방향 회전축(22)에 회전가능하게 연결되는 연결부(36)가 형성된다. 여기서, 연결부(36)는 일측이 개방된 원통형태로 구성되어 있다.

한편, 상기 C자형 부재(40)는 그 양단의 요크(46,46)에 서로 평행한 2개의 홀(42,42)이 관통되어 있고, 상기 2개의 홀(42,42)이 출력축(60)의 핀 삽입구멍(62)과 서로 핀(72)에 의해 끼워지게 되므로 자유회전이 가능하다. 즉, 출력축(60)의 핀 삽입구멍(62)과 C자형 부재(40)의 홀(42,42)을 일치시키고 핀(72)을 끼우게 된다.

상기 출력축(60)의 다른 핀 삽입구멍(62,62)에는 핀(70,70)이 끼워지고, 상기 핀(70,70)은 다시 하우징(10)의 요크부(12,12)의 관통홀(14,14)에 끼워지게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2a에 도시된 상태에서, 하우징(10)의 내측에 설치된 동력발생장치(20)를 동작시키게 되면, 동력발생장치(20)의 회전축(22)이 회전하게 된다(도3 참조). 상기 회전축(22)은 경사판부재(30)의 연결부(36)에 연결되므로 경사판부재(30)가 회전하게 되면 이에 따라서 연결부(36)도 회전운동을 하게 된다. 그리고, 경사판부재(30)의 경사면(32)의 구멍(34)에 C자형 부재(40)의 안내돌기(44)가 끼워지게 되므로 경사판부재(30)가 회전운동을 할 때 C자형 부재(40)의 안내돌기(44)가 원추운동을 하게 된다. 상기 경사판부재(30)를 도2a와 같은 상태에서 90도를 회전하게 되면, C자형 부재(40)의 안내돌기(44)가 원추운동을 하게 되고, C자형 부재(40)의 요크(46,46)는 경사진 상태에서 수평인 상태로 되면서 도2b와 같은 상태로 되게 된다. 한편, 경사판부재(30)를 도2b와 같은 상태에서 다시 90도를 회전하게 되면, C자형 부재(40)의 요크(46,46)가 수평인 상태에서 경사진 상태로 도2c와 같은 상태로 되게 된다. 그리고, 경사판부재(30)를 도 2c와 같은 상태에서 또 다시 90도를 회전하게 되면 C자형 부재(40)의 요크(46,46)가 경사진 상태에서 수평인 상태로 되면서 도2b와 방향만 반대인 상태로 되게 된다. 또한, 경사판부재(30)를 도 2b와 같은 상태에서 90도를 회전하게 되면 C자형 부재(40)의 요크(46,46)가 수평인 상태에서 경사진 상태로 도2a와 같은 상태로 되게 된다.
C자형 부재(40)가 핀(72)에 끼워지고, 하우징(10)의 요크부(12)의 관통홀(14)에 핀(70)이 끼워진 상태에서 C자형 부재(40)의 안내돌기(44)도 경사면 부재(30)의 구멍(34)에 끼워지게 되면, 경사판부재(30)는 동력발생장치(20)의 동작에 의해 회전운동(원운동)을 하게 되고 아울러 경사면(32)도 원운동을 하게 된다. 상기 경사면(32)의 원운동에 대하여 C자형 부재(40)는 핀(70)과 핀(72)의 중심에 대하여 원추운동을 하게 된다. 즉, C자형 부재(40)는 경사면(32)이 원운동을 할 때 핀(72)에 의해 구속되어 있어 핀(70)과 핀(72)의 중심에 대하여 원추운동을 하게 된다.

삭제

또한, 상기 C자형 부재(40)와 경사판부재(30)가 연결되는 부분(도시되지 않음)에는 회전에 의한 미끄럼 마찰이 발생하게 된다. 이와 같은 마찰을 줄이는 것은 설계상의 미세한 변형에 의해 가능하므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

한편, 도 4a 및 도4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 분해 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치(150)는 그 일측에 복수개의 요크부(112)가 평행하게 설치된 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내측에 설치되며, 회전축(122)을 갖는 동력 발생장치(120)와, 그 일측에 동력 발생장치(120)가 연결되고, 경사부재(132)를 갖는 회전판 부재(130)와, 상기 회전판 부재(130)에 회전 가능하게 연결되는 T자형 부재(140)와, 상기 하우징(100)에 수직으로 설치되며, 상기 T자형 부재(140)와 연결되는 출력축(160)으로 이루어진다.

상기 하우징(100)의 요크부(112,112)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 각기 관통홀(114,114)이 설치되고, 상기 요크부(112,112)는 서로 대향되게 평행하게 설치되어 있다. 상기 하우징(100)에는 회전축(122)을 구비한 동력 발생장치(120)가 연결된다. 그리고, 회전판 부재(130)는 그 상부 일측에 경사부재(132)가 설치되고, 상기 경사부재(132)에는 구멍(134)이 형성된다. 또한, 상기 회전판 부재(130)의 하부에는 동력 발생장치(120)의 회전축(122)에 끼워져서 회전하게 되는 연결부(136)가 설치된다.

한편, T자형 부재(140)의 연결돌기(142)는 상기 회전판 부재(130)의 경사부재(132)의 구멍(134)에 회전가능하게 끼워지게 된다. 상기 T자형 부재(140)는 그 머리부가 원기둥 형상으로 되어 있고, 출력축(160)의 돌기부(162)의 구멍(164)에 회전 가능하게 끼워지게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치(150)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도4a에 도시된 상태에서, 하우징(100)의 내측에 설치된 동력발생장치(120)를 동작시키게 되면, 동력발생장치(120)의 회전축(122)이 회전하게 된다. 상기 회전축(122)은 회전판 부재(130)의 연결부(136)에 연결되므로 회전판 부재(130)가 회전하게 되면 이에 따라서 연결부(136)도 회전운동을 하게 된다. 그리고, 회전판 부재(130)의 경사부재(132)의 구멍(134)에 T자형 부재(140)의 연결돌기(142)가 끼워지게 되므로 경사부재(132)가 회전운동을 할 때 T자형 부재(140)의 연결돌기(142)가 원추운동을 하게 된다. 상기 경사부재(132)를 도4a와 같은 상태에서 90도를 회전하게 되면, T자형 부재(140)의 연결돌기(142)가 원추운동을 하게 되고, T자형 부재(140)의 양단이 경사진 상태에서 수평인 상태로 되면서 도4b와 같은 상태로 되게 된다. 한편, 회전판부재(130)를 도4b와 같은 상태에서 다시 90도를 회전하게 되면, T자형 부재(140)가 수평인 상태에서 경사진 상태로 도4c와 같은 상태로 되게 된다. 그리고, 회전판부재(130)를 도 4c와 같은 상태에서 또 다시 90도를 회전하게 되면 T자형 부재(140)가 경사진 상태에서 수평인 상태로 되면서 도4b도와 방향만 반대인 상태로 되게 된다. 또한, 회전판부재(130)를 도 4b와 같은 상태에서 90도를 회전하게 되면 T자형 부재(140)가 수평인 상태에서 경사진 상태로 도4a와 같은 상태로 되게 된다. 따라서, 회전판부재(130)의 경사부재(132)의 구멍(134)에 회전 가능하게 끼워진 T자형 부재(140)의 연결돌기(142)가 원추운동(즉, 연결돌기(142)의 축이 원추운동)을 하게 되면 T자형 부재(140)의 핀(142)에 의해 구속되어 있어 핀(170)을 중심으로 핀(142)이 회전운동을 하게 되므로 출력축(160)이 핀(142)과 함께 왕복 회전운동을 하게 된다.

삭제

한편, 도 6a 및 도6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 분해 사시도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치(200)는 하우징(210), 상기 하우징(210)에 연결되는 복수개의 동력 발생장치(220,222)와, 상기 동력 발생장치(220,222)에 각기 연결되고, 상호 치합되는 복수개의 기어(230,232)와, 상기 기어(230,232)중 어느 하나에 설치되는 연결부재(240) 및 상기 연결부재(240)와 간격을 두고 설치된 경사부재(250)와, 상기 연결부재(240)에 설치되는 출력축(260)과, 상기 경사부재(250) 및 출력축(260)에 상호 연결되는 ㄱ자형 연결부재(270)로 이루어진다.

상기 하우징(210)은 2개의 동력 발생장치(220,222)에 지지되고, 상기 동력 발생장치(220,222)의 축(도시되지 않음)은 복수개의 기어(230,232)에 연결되어 있다. 상기 기어(230,232)는 그 중 하나의 기어(230)에 연결부재(240)가 설치되고, 상기 연결부재(240)와 소정 간격을 두고 경사부재(250)가 설치된다. 상기 기어(230)와 기어(232)는 서로 치합되어 있다.

상기 연결부재(240)는 ㄷ자 형태로 이루어지고, 그 끝단에 출력축(260)을 회전가능하게 끼우기 위한 구멍(242)이 형성된다. 상기 연결부재(240)의 구멍(242)에 출력축(260)의 구멍(264)을 일치시킨 후 핀(266)을 끼우게 된다.

한편, 출력축(260)은 그 일측에 핀(266)을 삽입하기 위한 구멍(264)이 형성되고, 상기 구멍(264)과 직교되게 돌기부(262)가 형성된다. 상기 돌기부(262)는 ㄱ자형 연결부재(270)의 관통홀(272)에 끼워진다. 그리고, ㄱ자형 연결부재(270)의 타측에 형성된 돌기부(274)는 경사부재(250)의 구멍(252)에 끼워지게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장 치(200)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

하우징(210)에 연결된 동력 발생장치(220,222)를 구동하게 되면 기어(230,232)가 왕복 회전운동을 하게 된다. 이때, 상기 기어(230)의 상부에 설치된 경사부재(250)도 회전운동을 하게 된다. 그리고, 경사부재(250)의 구멍(252)에 ㄱ자형 연결부재(270)의 돌기부(274)가 끼워지게 되므로 경사부재(250)가 회전운동을 할 때 ㄱ자형 연결부재(270)의 돌기부(274)가 원추운동을 하게 된다. 경사부재(250)를 도6a와 같은 상태에서 반시계방향으로 90도를 회전하게 되면, ㄱ자형 연결부재(270)의 돌기부(274)가 원추운동을 하고, ㄱ자형 연결부재(270)도 돌기부(274)를 축으로 하여 이동하게 된다. 이때, ㄱ자형 연결부재(270)와 연결된 돌기부(262)는 수평면에 대하여 경사진 상태에서 수평인 상태로 되어 도 6b와 같은 상태로 된다. 상기 경사부재(250)를 도6b와 같은 상태에서 90도 회전하게 되면, ㄱ자형 연결부재(270)의 돌기부(274)가 원추운동을 하게 되고, ㄱ자형 연결부재(270)와 연결된 돌기부(262)는 다시 수평인 상태에서 도6c에 도시된 바와 같이, 경사진 상태로 되게 된다. 상기 경사부재(250)를 도6c와 같은 상태에서 다시 90도 회전하게 되면, ㄱ자형 연결부재(270)의 돌기부(274)가 계속 원추운동을 하고, ㄱ자형 연결부재(270)와 연결된 돌기부(262)는 수평면에 대하여 경사진 상태에서 수평인 상태로 되어 도 6b와 방향만 반대인 상태로 된다. 따라서, 경사부재(250)의 구멍(252)에 회전 가능하게 끼워진 ㄱ자형 연결부재(270)의 돌기부(274)가 원추운동(즉, 돌기부(274)의 축을 중심으로 원추운동)을 하게 되면 ㄱ자형 연결부재(270)는 돌기부(262)에 의해 구속되어 있어 핀(266)을 중심으로 돌기부(262)가 회전운동을 하게 되므로 출력축(260)이 돌기부(262)와 함께 왕복 회전운동을 하게 된다.

삭제

한편, 상기 동력 발생장치(220,222)는 사용자의 요구에 따라 각각 선택적으로 구동시킬 수도 있고, 출력축(260)을 서로 직교하는 2방향으로 왕복 회전운동을 시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 다양한 실시예에 적용되는 C 자형 부재, T 자형 부재 및 ㄱ자형 부재의 형상은 각각 C 자형, T 자형 및 ㄱ 자형으로 형성되는 것으로 본 발명의 실시예에서는 한정하여 설명하고 있으나 원추 운동을 하는 다양한 형상으로 적용할 수 있다.

본 발명의 왕복 회전 동력장치는 로봇의 축이나 관절이나 산업용 기기의 축, 조인트나 액츄에이터 등과 같이 축의 회전방향(이동방향 포함)을 전환시키거나 일방향 회전운동을 왕복 회전운동으로 바꾸는 구조에는 어디든지 적용할 수 있다.

도 1은 종래의 조인트의 사시도,

도 2a 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 동작상태를 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 분해 사시도,

도 4a 및 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 동작상태를 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 분해 사시도,

도 6a 및 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 동작상태를 나타낸 사시도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 왕복 회전 동력장치의 분해 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10,100,210: 하우징 20,120,220,222: 동력 발생장치

30: 경사판 부재 40: C자형 부재

60,160,260: 출력축 140: T자형 부재

240: 연결부재 250: 경사부재

270: ㄱ자형 연결부재

Claims (10)

1. 입력축인 하우징과;

   상기 하우징의 내측에 설치되는 동력 발생장치와;

   그 일측에 동력 발생장치가 연결되고, 경사면을 갖는 경사판 부재와;

   그 일측에 안내돌기가 형성된 C자형 부재와;

   그 일측에 복수개의 핀이 삽입되도록 핀 삽입구멍이 형성된 출력축으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 경사판 부재는 경사면에 C자형 부재의 안내돌기가 회전 가능하게 끼워지도록 구멍이 형성되고, 그 하부에 동력발생장치의 축에 회전가능하게 연결되는 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 C자형 부재는 그 양단의 요크에 서로 평행한 2개의 홀이 관통되어 있고, 상기 2개의 홀이 출력축의 핀 삽입구멍과 서로 핀에 의해 끼워지게 되므로 자유회전이 되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
4. 그 일측에 복수개의 요크부가 평행하게 설치된 하우징과;

   상기 하우징의 내측에 설치되며, 회전축을 갖는 동력 발생장치와;

   그 일측에 동력 발생장치가 연결되고, 경사부재를 갖는 회전판 부재와;

   상기 회전판 부재에 회전 가능하게 연결되는 T자형 부재와;

   상기 하우징에 수직으로 설치되며, 상기 T자형 부재와 연결되는 출력축으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전판 부재는 그 일측에 구멍이 형성된 경사부재가 설치되고, 그 하부에 회전축에 회전 가능하게 연결되는 연결부가 설치되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 출력축은 T자형 부재를 삽설할 수 있도록 구멍이 형성된 돌기부가 설치되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
7. 하우징과;

   상기 하우징에 연결되는 복수개의 동력 발생장치와;

   상기 동력 발생장치에 각기 연결되고, 상호 치합되어 있는 복수개의 기어와;

   상기 기어중 어느 하나에 설치되는 연결부재 및 상기 연결부재와 간격을 두고 설치된 경사부재와;

   상기 연결부재에 설치되는 출력축과;

   상기 경사부재 및 출력축에 상호 연결되는 ㄱ자형 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 동력 발생장치는 사용자의 요구에 따라 선택적으로 동작시킬 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 출력축은 그 일측에 핀을 삽입하기 위한 구멍이 형성되고, 상기 구멍과 직교되게 돌기부를 형성한 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 ㄱ자형 연결부재는 그 일측에 관통홀이 형성되고 그 타측에 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복 회전 동력장치.

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