KR101010962B1 - 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치 - Google Patents

운동범위 조절이 가능한 조인트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왕복 운동의 중심과 범위를 조절할 수 있는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치에 관한 것으로, 본 발명의 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 제1 및 제2구동부(10,20)와; 제1구동부(10)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시키는 원추운동부(100)와; 제2구동부(20)와 원추운동부(100)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부(200)로 구성되며, 원추운동부(100)는 제1구동부(10)에 연결되는 회전부(110)와, 회전부(110)에 연결되며 운동범위 조절부(200)에 의해 구동되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재(120)와, 연결각도 결정부재(120)와 운동범위 조절부(200)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시키는 연결부(130)로 이루어짐을 특징으로 한다.
조인트, 자유도, 왕복, 회전, 운동, 범위, 조절

Description

운동범위 조절이 가능한 조인트 장치{A Joint apparatus with adjustable range of motion}
본 발명은 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 왕복 운동의 중심과 범위를 조절할 수 있는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치에 관한 것이다.
종래의 조인트 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
종래의 조인트 장치는 다수개의 축(1,2,3)으로 구성되며, 축단이 구면상의 임의의 궤도를 움직이고 축단의 자세를 유지하기 위해서 제1축(1)의 회전(A), 제2축(2)의 회전(B) 및 제3축의 회전(C)을 모터 등의 회전동력발생부를 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.
상기 종래의 조인트 장치는 각 축마다 조인트의 중심이 고정되어 있으므로 중심축을 변경하는 경우에 조인트 수가 증가되어 조인트 장치의 구조가 커지는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 조인트 부분에서 왕복 운동의 중심과 범위를 조절할 수 있도록 하여 보다 콤팩트(compact)하게 구성할 수 있는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치에 관한 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 제1 및 제2구동부와; 제1구동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 원추운동부와; 제2구동부와 원추운동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부로 구성되며, 원추운동부는 제1구동부에 연결되는 회전부와, 회전부에 연결되며 운동범위 조절부에 의해 구동되어 제1구동부와 제2구동부의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재와, 연결각도 결정부재와 운동범위 조절부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 연결부로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 제1 및 제2구동부와; 제1구동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 원추운동부와; 제2구동부와 원추운동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부로 구성되며, 원추운동부는 제1구동부에 연결되는 회전부와, 회전부에 연결되며 운동범위 조절부에 의해 구동되어 제1구동부와 제 2구동부의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재와, 연결각도 결정부재와 운동범위 조절부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 연결부로 이루어지며, 운동범위 조절부는 제2구동부에 연결되는 다수개의 직선이송부와, 다수개의 직선이송부와 원추운동부에 연결되어 연결각도 결정부재의 연결각도를 조절하는 이동부로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 제1 및 제2구동부와; 제1구동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 원추운동부와; 제2구동부와 원추운동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부로 구성되며, 원추운동부는 제1구동부에 연결되는 회전부와, 회전부에 연결되며 운동범위 조절부에 의해 구동되어 제1구동부와 제2구동부의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재와, 연결각도 결정부재와 운동범위 조절부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 연결부로 이루어지며, 운동범위 조절부는 제2구동부에 연결되는 다수개의 회전운동 변환부와, 다수개의 회전운동 변환부와 원추운동부에 연결되어 연결각도 결정부재의 연결각도를 조절하는 이동부로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 하나의 조인트 부분에서 왕복운동의 중심과 범위를 조절할 수 있어 조인트 장치를 보다 컴팩트(compact)하게 구성할 수 있는 이점을 제공한다.
(실시예1)
본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 조립 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 조인트 장치의 분리 조립 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 원추운동부 및 운동범위 조절부의 분리 조립 사시도이다. 특히, 도 4는 이동부(420) 및 기어(412)의 구성을 보다 명확하게 하기 위해 각각을 K 방향에서 바라본 상태를 점선으로 도시된 원부분에 확대하여 도시하였다.
도 2 내지 도 4에서와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트장치는 제1 및 제2구동부(10,20), 원추운동부(100) 및 운동범위 조절부(200)로 구성된다.
제1 및 제2구동부(10,20)는 원추운동부(100)나 운동범위 조절부(200)를 구동하기 위한 구동력을 발생한다. 원추운동부(100)는 제1구동부(10)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시킨다. 운동범위 조절부(200)는 제2구동부(20)와 원추운동부(100)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동범위를 조절한다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트장치를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1구동부(10)는 제1하우징(11) 및 제1구동원(12)으로 구성된다.
제1하우징(11)은 안내구멍(h)이 형성된 돌기부재(11a)가 대향되도록 설치된 다. 도 2 내지 도 4에 도시된 제1하우징(11)은 단면도로 돌기부재(11a)가 하나만 구성된 것으로 도시하고 있으나 제1하우징(11)은 중공형 원통부재로 이루어져 도시된 돌기부재(11a)에 대향되는 위치에 다른 돌기부재(11a)가 구비된다. 제1하우징(11)에 대향되도록 설치되는 돌기부재(11a)에 형성된 안내구멍(h)에는 제2구동부(20)가 핀(p)으로 연결된다. 제1구동원(12)은 제1하우징(11)에 설치되어 구동력을 발생하며, 이러한 구동력을 발생하기 위해 제1구동원(12)은 모터가 적용된다.
제2구동부(20)는 제2하우징(21)과 제2구동원(22)으로 구성된다.
제2하우징(21)은 제1하우징(11)과 같이 안내구멍(h)이 형성된 돌기부재(21a)가 대향되도록 설치된다. 제2하우징(21)에 형성된 돌기부재(21a)는 제1하우징(11)과 같이 대향되도록 설치되며, 각각의 돌기부재(21a)에 형성된 안내구멍(h)에는 제1구동부(10)가 핀(p)으로 연결된다. 이러한 제2하우징(21)의 내측에는 중공안내부재(23)가 설치된다. 중공안내부재(23)는 운동범위 조절부(200)의 이동을 안내하는 제1요철안내부재(23a)가 형성된다. 제2구동원(22)은 제2하우징(21)에 설치되어 구동력을 발생하며, 이러한 구동력을 발생하기 위해 제2구동원(22)은 모터가 적용된다.
원추운동부(100)는 회전부(110), 연결각도 결정부재(120) 및 연결부(130)로 이루어진다.
회전부(110)는 제1구동부(10)에 연결되어 제1구동부(10)의 구동력을 직선이송운동으로 변환하며, 제1끼움부재(111) 및 회전부재(112)로 구성된다. 제1끼움부재(111)는 제1구동부(10)에 연결되며, 회전부재(112)는 제1끼움부재(111)에 연결되 며 안내구멍(h)이 형성된 돌기부재(112a)가 대향되도록 설치된다. 회전부재(112)의 돌기부재(112a)에 형성된 안내구멍(h)에는 연결각도 결정부재(120)가 핀(p)으로 연결된다.
연결각도 결정부재(120)는 회전부(110)에 연결되며 운동범위 조절부(200)에 의해 구동되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도를 결정한다. 이러한 연결각도 결정부재(120)는 일측에 안내구멍(h)이 형성되고, 타측에 안내구멍(h)이 대향되도록 형성된다. 연결각도 결정부재(120)의 일측에 형성된 안내구멍(h)에는 회전부(110)가 핀(p)으로 연결되며, 타측에 형성된 안내구멍(h)에는 연결부(130)가 핀(p)으로 연결된다.
연결부(130)는 연결각도 결정부재(120)와 운동범위 조절부(200)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시키며, 제1연결부재(131), 제2연결부재(132) 및 제3연결부재(133)로 구성된다.
제1연결부재(131)는 연결각도 결정부재(120)에 연결되고, 일측에 연결각도 결정부재(120)가 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성되며 타측에 제2끼움부재(131a)가 설치된다.
제2연결부재(132)는 제1연결부재(131)의 제2끼움부재(131a)가 연결되며 서로 직교되도록 형성되는 다수개의 안내구멍(h)이 형성된다. 제2연결부재(132)에 형성된 다수개의 안내구멍(h)중 하나에는 제1연결부재(131)의 제2끼움부재(131a)가 핀(p)으로 연결되고, 다른 하나의 안내구멍(h)에는 제3연결부재(133)가 핀(p)으로 연결된다.
제3연결부재(133)는 제2연결부재(132)와 운동범위 조절부(200)에 연결되며 일측과 타측에 각각 안내구멍(h)이 형성된 돌기부재(133a)가 대향되도록 설치된다. 제3연결부재(133)의 일측에 설치된 돌기부재(133a)에 형성된 안내구멍(h)에는 제2연결부재(132)가 핀(p)으로 연결되며 타측에 설치된 돌기부재(133a)에 형성된 안내구멍(h)에는 운동범위 조절부(200)가 핀(p)으로 연결된다.
운동범위 조절부(200)는 직선이송기구(210) 및 이동부재(220)로 구성된다.
직선이송기구(210)는 제2구동부(20)에 연결되며, 스크류 샤프트(211) 및 너트이동부재(212)로 구성된다. 스크류 샤프트(211)는 제2구동부(20)에 연결되며, 너트이동부재(212)는 스크류 샤프트(211)에 설치되고, 이동부재(220)와 연결되어 스크류 샤프트(211)에 의해 이동부재(220)를 이동시킨다. 이러한 너트이동부재(212)의 외주면은 중공안내부재(23)의 제1요철안내부재(23a)에 안내되어 진퇴되도록 제2요철안내부재(212a)가 형성된다.
이동부재(220)는 직선이송기구(210)와 원추운동부(100)의 연결부(130)에 연결되어 이동된다. 이러한 이동부재(220)는 안내구멍(h)이 형성되며, 이동부재(220)에 형성된 안내구멍(h)에는 원추운동부(100)의 연결부(130)가 핀(p)으로 연결된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
원추운동부(100)에 의한 왕복운동을 위해 제1구동부(10)의 제1구동원(12)을 구동시킨다. 제1구동원(12)이 구동되면 원추운동부(100)의 회전부(110)는 제1구동원(12)의 회전 방향에 따라 회전 운동된다. 회전부(110)가 회전 운동되면 회전 부(110)와 연결각도 결정부재(120)로 연결된 연결부(130)가 회전 운동한다. 연결부(130)는 제1연결부재(131), 제2연결부재(132) 및 제3연결부재(133)로 이루어지며, 각각은 핀(p)으로 연결되며 제3연결부재(133)는 제1연결부재(131) 및 제2연결부재(132)에 의해 회전 운동된다. 이러한 제3연결부재(133)의 회전 운동에 따라 제1구동부(10)나 제2구동부(20)가 왕복 운동을 하게 된다. 즉, 제1구동부(10)가 고정되는 경우에 제2구동부(20)는 연결부(130)의 회전 운동에 따라 왕복 운동을 하며, 반대로, 제2구동부(20)가 고정되는 경우에 제1구동부(10)는 연결부(130)의 회전 운동에 따라 왕복 운동되어 제1 및 제2구동부(10,20)는 각각 제1구동부(10)에 의해 1자유도를 갖는 왕복 운동을 한다.
제1 및 제2구동부(10,20)의 왕복 운동 범위를 조정하기 위해 먼저 운동범위 조절부(200)를 구동시킨다. 운동범위 조절부(200)는 제2구동부(20)에 의해 구동된다. 제2구동부(20)의 제2구동원(22)을 구동시키면 이와 연결된 운동범위 조절부(200)의 직선이송기구(210)는 제2구동원(22)의 회전 운동을 진퇴 운동으로 변환시킨다. 직선이송기구(210)가 진퇴 운동을 하면 직선이송기구(210)에 연결된 이동부재(220)가 이에 연동되어 진퇴 운동을 한다.
이동부재(220)가 도 2에 도시된 화살표(a1) 방향으로 이동하면 연결각도 결정부재(120)는 연결부(130)와 연결된 핀(p)이 화살표(b1) 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 이동부재(220)와 연결각도 결정부재(120)가 각각 화살표(a1,b1) 방향으로 연속적으로 이동시키는 경우에 제1구동부(10)와 제2구동부(20)는 거의 수평상태로 위치하게 되어 원추운동부(100)에 의해 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시키는 경우에 왕복 운동범위가 좁아지게 된다.
이동부재(220)가 도 2에 도시된 화살표(a1) 방향으로 이동하면 연결각도 결정부재(120)는 연결부(130)와 연결된 핀(p)이 화살표(b1) 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 이동부재(220)를 화살표(a1) 방향으로 연속하여 이동시키는 경우에 연결각도 결정부재(120)는 수평상태로 위치하게 된다. 즉, 연결각도 결정부재(120)는 회전부(110)와 연결되는 핀(p)의 위치와 연결부(130)와 연결되는 핀(p)의 위치가 수평 상태가 된다. 이와 같이 연결각도 결정부재(120)가 수평이 되면 제1구동부(10)와 제2구동부(20)는 수평 상태로 위치하게 되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)는 왕복 운동범위가 좁아진 상태에서 원추운동부(100)에 의해 왕복 운동된다.
반대로, 이동부재(220)가 도 2에 도시된 화살표(a2) 방향으로 이동하면 연결각도 결정부재(120)는 연결부(130)와 연결된 핀(p)이 화살표(b2) 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 이동부재(220)를 화살표(a2) 방향으로 연속적으로 이동시키는 경우에 연결각도 결정부재(120)는 수직상태로 위치하게 된다. 즉, 연결각도 결정부재(120)는 회전부(110)와 연결되는 핀(p)의 위치와 연결부(130)와 연결되는 핀(p)의 위치가 수직 상태가 된다. 이와 같이 연결각도 결정부재(120)가 수직인 상태가 되면 제1구동부(10)와 제2구동부(20)는 수직 상태로 위치하게 되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)는 왕복 운동범위가 최대인 상태에서 원추운동부(100)에 의해 왕복 운동된다.
이와 같이 운동범위 조절부(200)는 연결각도 결정부재(120)의 위치를 조정하 여 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도 조정 시 제1구동부(10) 및 제2구동부(20)가 서로 연결되는 핀(p)을 축으로 회동시켜 연결각도를 조정한다.
(실시예2)
본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 조립 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 조인트 장치의 분리 조립 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 원추운동부 및 운동범위 조절부의 분리 조립 사시도이다.
도 5 내지 도 7에서와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 제1 및 제2구동부(10,20), 원추운동부(100) 및 운동범위 조절부(300)로 구성된다.
제1 및 제2구동부(10,20)는 원추운동부(100)나 운동범위 조절부(300)를 구동하기 위한 구동력을 발생한다. 원추운동부(100)는 제1구동부(10)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시키며, 운동범위 조절부(300)는 제2구동부(20)와 원추운동부(100)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동범위를 조절한다.
상기 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1구동부(10)는 제1하우징(11) 및 제1구동원(12)으로 구성된다. 제1하우징(11)은 운동범위 조절부(300)가 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된 돌기 부재(11a)가 대향되도록 설치된다. 제1구동원(12)은 제1하우징(11)에 설치되며, 구동력 즉, 회전력을 발생하기 위해 모터가 적용된다.
제2구동부(20)는 제2하우징(21) 및 다수개의 제2구동원(22)으로 구성된다. 제2하우징(21)은 운동범위 조절부(300)의 이동부(320)가 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된 돌기부재(21a)가 대향되도록 설치된다. 다수개의 제2구동원(22)은 각각 제2하우징(21)에 설치되며 운동범위 조절부(300)의 다수개의 직선이송부(310)에 각각 연결된다.
원추운동부(100)는 회전부(110), 연결각도 결정부재(120) 및 연결부(130)로 이루어진다. 회전부(110)는 제1구동부(10)에 연결된다. 연결각도 결정부재(120)는 회전부(110)에 연결되며 운동범위 조절부(300)에 의해 구동되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도를 결정한다. 연결부(130)는 연결각도 결정부재(120)와 운동범위 조절부(300)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시킨다. 이러한 구성을 갖는 원추운동부(100)의 상세한 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 원추운동부(100)의 상세한 구성과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
운동범위 조절부(300)는 다수개의 직선이송부(310) 및 이동부(320)로 이루어진다.
다수개의 직선이송부(310)는 제2구동부(20)에 연결된다. 즉, 다수개의 직선이송부(310)는 제2구동부(20)에 구비되는 다수개의 제2구동원(22)에 각각 연결된다. 이러한 다수개의 직선이송부(310)는 각각 직선이송기구(311) 및 연결고리부 재(312)로 구성된다. 직선이송기구(311)는 제2구동부(20)에 연결되며, 스크류 샤프트(311a) 및 너트이동부재(311b)로 이루어진다. 스크류 샤프트(311a)는 제2구동부(20)에 연결되며, 너트이동부재(311b)는 스크류 샤프트(311a)에 설치되며 이동부(320)가 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된다. 연결고리부재(312)는 직선이송기구(311)에 연결되며 일측과 타측에 각각 직선이송기구(311)와 이동부(320)가 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된 돌기부재(312a)가 대향되도록 설치된다.
이동부(320)는 다수개의 직선이송부(310)와 원추운동부(100)에 연결되어 연결각도 결정부재(120)의 연결각도를 조절하며, 이동부재(321) 및 다수개의 휠(wheel)부재(322)로 구성된다. 이동부재(321)는 다수개의 직선이송부(310)에 연결되며 양측에 슬라이딩바(sliding bar)(321a)가 설치되며, 다수개의 직선이송부(310)와 원추운동부(100)의 연결부(130)가 핀(p)으로 연결되는 다수개의 안내구멍(h)이 형성된다. 다수개의 휠부재(322)는 이동부재(321)의 슬라이딩바(321a)에 설치되는 슬라이딩홈(322a)이 각각 형성되며, 각각에 제1 및 제2구동부(10,20)의 제1 및 제2하우징(11,21)이 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
원추운동부(100)에 의한 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동은 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 왕복 운동과 동일함으로 상세한 설명을 생략한다.
운동범위 조절부(300)에 의한 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 연결각도를 조정하여 운동 중심 이동 및 운동범위를 조정하는 작용을 설명하면 다음과 같다.
운동 중심 이동 및 운동범위를 조정하기 위해 먼저 제2구동부(20)의 다수개의 제2구동원(22) 중 하나를 구동시킨다. 다수개의 제2구동원(22) 중 하나가 구동되면 이와 연결된 직선이송부(310)의 직선이송기구(311)는 제2구동원(22)의 회전 운동을 진퇴 운동으로 변환시켜 연결고리부재(312)를 도 5에 도시된 화살표(a1) 방향으로 이동시킨다. 연결고리부재(312)가 이동되면 이동부(320)의 이동부재(321)는 슬라이딩바(321a)가 다수개의 휠부재(322)에 형성된 슬라이딩홈(322a)을 따라 이동되어 화살표(a1) 방향으로 이동된다.
이동부재(321)가 화살표(a1) 방향으로 이동되면 왕복 운동의 중심이 이동되며 연결각도 결정부재(120)는 이동부재(321)와 연결된 핀(p)이 화살표(b1) 방향으로 이동되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도가 넓어지도록 한다. 즉, 제2구동원(22)을 연속적으로 구동시켜 직선이송기구(311)에 의해 이동부재(321)를 화살표(a1) 방향으로 이동시키면 왕복 운동의 중심이 이동되면서 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도는 거의 수평 상태로 된다. 이와 같이 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도가 수평 상태가 되면 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동 범위는 최소가 된다.
제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동 범위를 최대로 하는 경우에 제2구동부(20)의 다수개의 제2구동원(22) 중 다른 하나를 구동시킨다. 다수개의 제2구동원(22) 중 다른 하나가 구동되면 이와 연결된 직선이송부(310)의 직선이송기구(311)는 연결고리부재(312)를 도 5에 도시된 화살표(a2) 방향으로 이동시킨다. 연결고리부재(312)가 화살표(a2) 방향으로 이동되면 연결각도 결정부재(120)는 회전부(110)와 연결된 핀(p)이 화살표(b1) 방향으로 이동되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도가 다시 좁아진다. 이러한 동작을 연속적으로 하여 이동부재(321)를 화살표(a2) 방향으로 이동시키면 왕복 운동의 중심이 이동되면서 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도는 거의 수직 상태로 된다. 이와 같이 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도가 수직 상태가 되면 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동 범위는 최대가 된다.
이와 같이 운동범위 조절부(300)는 연결각도 결정부재(120)의 위치를 조정하여 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도 조정 시 이동부(320)의 다수개의 휠부재(322)와 제1 및 제2하우징(11,21)을 연결하는 핀(p)을 축으로 하여 연결각도를 조정한다.
(실시예3)
본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 조립 사시도이고, 도 9는 도 7에 도시된 조인트 장치의 분리 조립 사시도이며, 도 10은 도 9에 도시된 원추운동부 및 운동범위 조절부의 분리 조립 사시도이다.
도 8 내지 도 10에서와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 제1 및 제2구동부(10,20), 원추운동부(100) 및 운동범위 조절부(400)로 구성된다.
제1 및 제2구동부(10,20)는 원추운동부(100) 및 운동범위 조절부(400)를 각각 구동시키기 위한 구동력을 발생한다. 원추운동부(100)는 제1구동부(10)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시키며, 운동범위 조절부(400)는 제2구동부(20)와 원추운동부(100)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동범위를 조절한다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1 및 제2구동부(10,20)는 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 제1 및 제2구동부(10,20)와 동일한 구성을 가지므로 상세한 설명을 생략한다.
원추운동부(100)는 회전부(110), 연결각도 결정부재(120) 및 연결부(130)로 이루어진다. 회전부(110)는 제1구동부(10)에 연결되며, 연결각도 결정부재(120)는 회전부(110)에 연결되며 운동범위 조절부(400)에 의해 구동되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도를 결정한다. 연결부(130)는 연결각도 결정부재(120)와 운동범위 조절부(400)에 연결되어 제1구동부(10)나 제2구동부(20)를 왕복 운동시킨다. 이러한 구성을 갖는 원추운동부(100)의 상세한 구성은 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 원추운동부(100)의 상세한 구성과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
운동범위 조절부(400)는 다수개의 회전운동 변환부(410) 및 이동부(420)로 이루어진다.
다수개의 회전운동 변환부(410)는 제2구동부(20)에 연결된다. 즉, 다수개의 회전운동 변환부(410)는 각각 제2구동부(20)에 구비되는 다수개의 제2구동원(22)에 연결된다. 이러한 다수개의 회전운동 변환부(410)는 각각 피니언(pinion)(411) 및 기어(gear)(412)로 구성된다. 피니언(411)은 제2구동부(20)에 연결된다. 즉, 피니언(411)은 제2구동부(20)에 구비되는 제2구동원(22)에 연결된다. 기어(412)는 피니언(411)과 이동부(420)에 연결되어 이동부(420)를 이동시킨다. 이러한 기어(412) 중 다수개의 회전운동 변환부(410) 중 하나의 회전운동 변환부(410)에 구비되는 기어(412)는 일측에 제2하우징(21)이 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성되고, 타측에 이동부(420)에 연결되는 슬라이딩바(412a)가 형성된다. 다수개의 회전운동 변환부(410) 중 다른 하나의 회전운동 변환부(410)에 구비되는 기어(412)는 일측에 회전 중심축(s)으로부터 이격된 오프셋(offset) 위치(s1)에 이동부(420)에 연결되는 오프셋핀(offset pin)(412b)이 형성되고, 타측에 제2하우징(21)이 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된다.
이동부(420)는 다수개의 회전운동 변환부(410)와 원추운동부(100)에 연결되어 연결각도 결정부재(120)의 연결각도를 조절하며, 이동부재(421) 및 베어링(bearing)(422)으로 구성된다. 이동부재(421)는 회전운동 변환부(410)와 원추운동부(100)에 연결되고, 양측에 각각 슬라이딩홈(421a)이 형성되며, 양측과 직교되는 방향으로 연결부(130)의 제3연결부재(133)가 핀(p)으로 연결되는 안내구멍(h)이 형성된다. 이동부재(421)에 형성된 다수개의 슬라이딩홈(421a)중 하나에는 베어링(422)이 설치되며, 다른 하나에는 기어(412)의 슬라이딩바(412a)가 이동되도록 설치된다. 베어링(422)은 이동부재(421)에 형성된 슬라이딩홈(421a)중 하나에 이동되도록 설치되며, 기어(412)의 오프셋핀(412b)이 연결되는 안내구멍(h)이 형성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
원추운동부(100)에 의한 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 왕복 운동은 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 왕복 운동과 동일함으로 상세한 설명을 생략한다.
운동범위 조절부(400)에 의한 제1구동부(10)나 제2구동부(20)의 연결각도를 조정하여 운동 중심 이동 및 운동 범위를 조정하는 작용을 설명하면 다음과 같다.
운동 중심 이동 및 운동범위를 조정하기 위해 먼저 제2구동부(20)의 다수개의 제2구동원(22)을 구동시킨다. 다수개의 회전운동 변환부(410)는 피니언(411)과 기어(412)로 이루어져 회전운동 방향을 변환시킨다. 즉 피니언(411)이 제2구동원(22)에 의해 회전되어 제2구동원(22)이나 피니언(411)의 회전방향과 다른 방향으로 기어(412)를 회전시킨다. 기어(412)가 회전되면 이동부(420)의 이동부재(421)가 진퇴 이동하게 된다.
이동부재(421)의 진퇴 운동은 피니언(411)에 의해 기어(412)가 회전하게 되면 기어(412)에 형성된 오프셋핀(412b)이 회전하게 된다. 오프셋핀(412b)이 회전되면 이 회전각도 만큼 오프셋핀(412b)과 연결된 베어링(422)이 이동된다. 베어링(422)이 이동되면 이 이동만큼 기어(412)에 형성된 슬라이딩바(412a)를 따라 이 동부재(421)가 진퇴운동을 하여 운동 중심을 이동하게 된다. 여기서, 운동 중심 이동거리는 기어(412)에 형성된 오프셋핀(412b)의 오프셋(offset) 위치(s1)에 따라 결정되며, 기어(412)는 핀(p)으로 제1하우징(11) 및 제2하우징(21)에 연결된다.
이와 같이 기어(412)의 회전에 의해 진퇴 이동되는 이동부재(421)에 의해 연결각도 결정부재(120)의 연결 각도가 결정된다. 예를 들어, 이동부재(421)가 기어(412)에 의해 도 8에 도시된 화살표(a1) 방향으로 운동 중심을 이동하는 경우에 연결각도 결정부재(120)는 연결부(130)와 연결되는 핀(p)이 화살표(b1) 방향으로 이동하게 되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결 각도가 넓어지도록 운동 범위를 조정하게 된다. 반대로, 이동부재(421)가 기어(412)에 의해 도 8에 도시된 화살표(a2) 방향으로 운동 중심을 이동하는 경우에 연결각도 결정부재(120)는 연결부(130)와 연결되는 핀(p)이 화살표(b2) 방향으로 이동하게 되어 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결 각도가 좁아지도록 운동범위를 조정하게 된다.
이와 같이 운동범위 조절부(400)는 연결각도 결정부재(120)의 위치를 결정하여 제1구동부(10)와 제2구동부(20)의 연결각도 조정 시 이동부(420)의 기어(412)와 제1 및 제2하우징(11,21)을 연결하는 핀(p)을 축으로 하여 연결각도를 조정한다.
상기 제1 내지 제3실시예에서와 같이 본 발명의 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 하나의 조인트 부분에서 왕복 운동의 중심과 운동 범위를 조절할 수 있도록 함으로써 보다 콤팩트(compact)하게 구성할 수 있게 된다.
본 발명의 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치는 왕복 운동되는 축이나 조인트가 구비되는 로봇, 산업용기기 및 액츄에이터 등에 적용할 수 있다.
도 1은 종래의 조인트의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 조립 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 조인트 장치의 분리 조립 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 원추운동부 및 운동범위 조절부의 분리 조립 사시도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 조립 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 조인트 장치의 분리 조립 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 원추운동부 및 운동범위 조절부의 분리 조립 사시도,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치의 조립 사시도,
도 9는 도 7에 도시된 조인트 장치의 분리 조립 사시도,
도 10은 도 9에 도시된 원추운동부 및 운동범위 조절부의 분리 조립 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10: 제1구동부 11: 제1하우징
12: 제1구동원 20: 제2구동부
21: 제2하우징 22: 제2구동원
100: 원추운동부 110: 회전부
111: 제1끼움부재 112: 회전부재
120: 연결각도 결정부재 130: 연결부
131: 제1연결부재 132: 제2연결부재
133: 제3연결부재 200,300,400: 운동범위 조절부

Claims (19)

  1. 제1 및 제2구동부와;
    상기 제1구동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 원추운동부와;
    상기 제2구동부와 상기 원추운동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부로 구성되며,
    상기 원추운동부는 상기 제1구동부에 연결되는 회전부와, 상기 회전부에 연결되며 상기 운동범위 조절부에 의해 구동되어 제1구동부와 제2구동부의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재와, 상기 연결각도 결정부재와 상기 운동범위 조절부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 연결부로 이루어짐을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1구동부는 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도록 설치되는 제1하우징과;
    상기 제1하우징에 설치되는 제1구동원으로 구성되며,
    상기 제1하우징의 돌기부재에 형성된 안내구멍에는 제2구동부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2구동부는 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도 록 설치되며 내측에 중공안내부재가 설치되는 제2하우징과;
    상기 제2하우징에 설치되는 제2구동원으로 구성되며,
    상기 제2하우징의 돌기부재에 형성된 안내구멍에는 제1구동부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2하우징에 설치되는 중공안내부재는 운동범위 조절부의 이동을 안내하는 제1요철안내부재가 형성됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 원추운동부의 회전부는 상기 제1구동부에 연결되는 제1끼움부재와;
    상기 제1끼움부재에 연결되며 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도록 설치되는 이루어지는 회전부재로 구성되며,
    상기 회전부재의 돌기부재에 형성된 안내구멍에는 상기 연결각도 결정부재가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 원추운동부의 연결각도 결정부재는 일측에 안내구멍이 형성되고 타측에 안내구멍이 대향되도록 형성되며, 상기 일측에 형성된 안내구멍에는 회전부가 핀으로 연결되며, 상기 타측에 형성된 안내구멍에는 연결부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 원추운동부의 연결부는 상기 연결각도 결정부재에 연결되고 일측에 안내구멍이 형성되며 타측에 제2끼움부재가 설치되는 제1연결부재와;
    상기 제1연결부재의 제2끼움부재가 연결되며 서로 직교되도록 형성되는 다수개의 안내구멍이 형성되는 제2연결부재와;
    상기 제2연결부재와 상기 운동범위 조절부에 연결되며 일측과 타측에 각각 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도록 설치되는 제3연결부재로 구성되며,
    상기 제1연결부재에 형성된 안내구멍에는 연결각도 결정부재가 핀으로 연결되고, 상기 제2연결부재에 형성된 다수개의 안내구멍중 하나에는 제1연결부재의 제2끼움부재가 핀으로 연결되고 다른 하나의 안내구멍에는 상기 제3연결부재가 핀으로 연결되며, 상기 제3연결부재의 일측에 설치된 돌기부재에 형성된 안내구멍에는 상기 제2연결부재가 핀으로 연결되며 타측에 설치된 돌기부재에 형성된 안내구멍에는 상기 운동범위 조절부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 운동범위 조절부는 상기 제2구동부에 연결되는 직선이송기구와,
    상기 직선이송기구와 원추운동부의 연결부에 연결되어 이동되는 이동부재로 구성되며,
    상기 이동부재는 안내구멍이 형성되며, 상기 이동부재에 형성된 안내구멍에는 원추운동부의 연결부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 직선이송기구는 제2구동부에 연결되는 스크류 샤프트와;
    상기 스크류 샤프트에 설치되고 상기 이동부재와 연결되어 스크류 샤프트에 의해 이동부재를 이동시키는 너트이동부재로 구성되며,
    상기 너트이동부재의 외주면은 중공안내부재의 제1요철안내부재에 안내되어 진퇴되도록 제2요철안내부재가 형성됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  10. 제1 및 제2구동부와;
    상기 제1구동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 원추운동부와;
    상기 제2구동부와 상기 원추운동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부로 구성되며,
    상기 원추운동부는 상기 제1구동부에 연결되는 회전부와, 상기 회전부에 연결되며 상기 운동범위 조절부에 의해 구동되어 제1구동부와 제2구동부의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재와, 상기 연결각도 결정부재와 상기 운동범위 조절 부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 연결부로 이루어지며,
    상기 운동범위 조절부는 상기 제2구동부에 연결되는 다수개의 직선이송부와, 상기 다수개의 직선이송부와 상기 원추운동부에 연결되어 상기 연결각도 결정부재의 연결각도를 조절하는 이동부로 이루어짐을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1구동부는 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도록 설치되는 제1하우징과;
    상기 제1하우징에 설치되는 제1구동원으로 구성되며,
    상기 제1하우징에 형성된 안내구멍에는 운동범위 조절부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2구동부는 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도록 설치되는 제2하우징과;
    상기 제2하우징에 설치되며 상기 운동범위 조절부의 다수개의 직선이송부에 각각 연결되는 다수개의 제2구동원으로 구성되며,
    상기 제2하우징에 형성된 안내구멍에는 운동범위 조절부의 이동부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 운동범위 조절부의 다수개의 직선이송부는 각각 상기 제2구동부에 연결되는 직선이송기구와;
    상기 직선이송기구에 연결되며 일측과 타측에 각각 안내구멍이 형성된 돌기부재가 대향되도록 설치되는 연결고리부재로 구성되며,
    상기 직선이송기구는 제2구동부에 연결되는 스크류 샤프트와, 상기 스크류 샤프트에 설치되며 안내구멍이 형성되는 너트이동부재로 이루어지고, 상기 너트이동부재에 형성된 안내구멍에는 이동부가 핀으로 연결되며, 상기 연결고리부재의 일측과 타측에 설치되는 돌기부재에 형성된 안내구멍에는 각각 상기 직선이송기구와 상기 이동부가 핀으로 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 운동범위 조절부의 이동부는 상기 다수개의 직선이송부에 연결되며 양측에 슬라이딩바가 설치되는 이동부재와;
    상기 이동부재의 슬라이딩바에 설치되는 슬라이딩홈이 각각 형성되는 다수개의 휠부재로 구성되며,
    상기 이동부재는 상기 다수개의 직선이송부와 상기 원추운동부의 연결부가 핀으로 연결되는 다수개의 안내구멍이 형성되며, 상기 다수개의 휠부재는 각각 제1 및 제2구동부의 제1 및 제2하우징이 핀으로 연결되는 안내구멍이 형성됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  15. 제1 및 제2구동부와;
    상기 제1구동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 원추운동부와;
    상기 제2구동부와 상기 원추운동부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부의 왕복 운동범위를 조절하는 운동범위 조절부로 구성되며,
    상기 원추운동부는 상기 제1구동부에 연결되는 회전부와, 상기 회전부에 연결되며 상기 운동범위 조절부에 의해 구동되어 제1구동부와 제2구동부의 연결각도를 결정하는 연결각도 결정부재와, 상기 연결각도 결정부재와 상기 운동범위 조절부에 연결되어 제1구동부나 제2구동부를 왕복 운동시키는 연결부로 이루어지며,
    상기 운동범위 조절부는 상기 제2구동부에 연결되는 다수개의 회전운동 변환부와, 상기 다수개의 회전운동 변환부와 상기 원추운동부에 연결되어 상기 연결각도 결정부재의 연결각도를 조절하는 이동부로 이루어짐을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 운동범위 조절부의 다수개의 회전운동 변환부는 각각 상기 제2구동부에 연결되는 피니언과;
    상기 피니언과 이동부에 연결되어 이동부를 이동시키는 기어로 구성됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기어는 일측에 안내구멍이 형성되고 타측에 상기 이동부에 연결되는 슬라이딩바가 형성되며, 상기 안내구멍은 제2하우징이 핀으로 연 결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 기어는 일측에 회전 중심축으로부터 이격된 오프셋 위치에 상기 이동부에 연결되는 오프셋핀이 형성되고, 타측에 제2하우징이 핀으로 연결되는 안내구멍이 형성됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 운동범위 조절부의 이동부는 상기 회전운동 변환부와 상기 원추운동부에 연결되고 양측에 각각 슬라이딩홈이 형성되며 양측과 직교되는 방향으로 안내구멍이 형성되는 이동부재와;
    상기 이동부재에 형성된 슬라이딩홈중 하나에 이동되도록 설치되며 안내구멍이 형성되는 베어링으로 구성되며,
    상기 이동부재에 형성된 다수개의 슬라이딩홈중 다른 하나에는 기어의 슬라이딩바가 이동되도록 설치되고, 상기 이동부재에 형성된 안내구멍에는 연결부의 제3연결부재가 핀으로 연결되며, 상기 베어링에 형성된 안내구멍에는 기어의 오프셋핀이 연결됨을 특징으로 하는 운동범위 조절이 가능한 조인트 장치.
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JPH08126984A (ja) * 1994-09-09 1996-05-21 Honda Motor Co Ltd リンク装置及び人工ハンド

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