KR101201691B1 - joint drive apparatus - Google Patents

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KR101201691B1
KR101201691B1 KR1020120001743A KR20120001743A KR101201691B1 KR 101201691 B1 KR101201691 B1 KR 101201691B1 KR 1020120001743 A KR1020120001743 A KR 1020120001743A KR 20120001743 A KR20120001743 A KR 20120001743A KR 101201691 B1 KR101201691 B1 KR 101201691B1
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Abstract

PURPOSE: A joint actuating device is provided to obtain the motion trajectory similar to the human motion as an arm is rotated in different radiuses in a state where the arm is vertically, horizontally, or longitudinally positioned. CONSTITUTION: A joint actuating device(100) comprises first and second fixed bases(10,30), a joint ball(20), first and second rotary units(40,60), first and second translation units(50,70). The joint ball is rotated around the center at the first fixed base. The second fixed base is separated from the first fixed base at a constant interval in a direction of a Y center axial line(Y). The first rotary unit is mounted on the second fixed base, and rotated around the center of the Y center axial line. The first translation unit concentrically revolves with the revolution center of the first rotary unit, and moves across the Y center axial line from a vertical direction to the Y center axial line. The second rotary unit revolves by the first rotary unit according to the position of the first translation unit. The center of the second rotary unit is eccentrically mounted on the second rotary unit. The second translation unit vertically moves to the Y center axial line.

Description

관절구동장치{joint drive apparatus}Joint drive apparatus

본 발명은 관절구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇의 견관절 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a joint drive device, and more particularly to a shoulder drive device of a robot.

견관절은, 팔이 상하, 좌우, 및 전후로 선회되는 것을 가능하게 하고, 팔이 상하, 좌우, 또는 전후로 선회된 임의의 위치에서 팔이 큰 반경 또는 소반경으로 회전될 수 있게 하는 관절이다. The shoulder joint is a joint that enables the arm to be pivoted up, down, left and right, and back and forth, and allows the arm to be rotated to a large radius or small radius at any position in which the arm is pivoted up, down, left, or back.

이러한 기능을 가진 견관절을 구동시키는 장치가 한국특허공개 제10-2009-0118541호에 개시되어 있다.An apparatus for driving a shoulder joint having such a function is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0118541.

상기 개시된 구동장치는 X축, Y축, Z축에서 회전하는 모터와 병진운동하는 모터를 견관절로서 구비하고서 팔을 다양하게 이동시키는 것으로 되어 있다.The above-described driving device is provided with a motor rotating in the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis as a shoulder joint to move the arm in various ways.

이러한 구성을 가진 상기 구동장치는 팔이 상하, 좌우, 또는 전후로 선회된 임의의 위치에 위치결정된 상태에서 팔이 항상 동일한 반경을 갖고서 회전되게 하기 때문에, 인간 견관절에 실질적으로 근접한 휴모노이드(humanoid) 로봇의 견관절로서 적용되기에는 아직 부족하다는 문제점을 가진다. The drive device having such a configuration has a humanoid substantially close to the human shoulder joint since the arm is always rotated with the same radius while the arm is positioned at any position rotated up, down, left or right, or back and forth. It has a problem that it is still insufficient to be applied as a shoulder joint of a robot.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.The present invention has a problem in solving the above problems.

본 발명은, 제1고정베이스에 팔과 같은 조작부가 장착된 볼을 상기 볼의 중심에서 회전가능하게 장착하고, 제1고정베이스에 Y축 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스를 마련하고, 상기 제2고정베이스에 볼의 중심축선인 Y축선을 중심으로 회전하는 제1회전부를 장착하고, 상기 제1회전부에 X축방향으로 병진운동하는 제1병진부를 장착하고, 상기 제1병진부에 Y축선을 중심으로 회전하는 제2회전부를 장착하고, 상기 제2회전부에 X축방향으로 병진운동하는 제2병진부를 장착하고, 상기 조작부가 장착된 볼의 부위에 대하여 등을 진 볼의 부위에 상기 중심축선인 Y축선 방향으로 뻗은 로드를 장착하고, 상기 로드가 삽입관통된 상태에서 상기 제2병진부에 가이드부를 장착하고, 상기 가이드부가 상기 제1 및 제2회전부의 회전 및 선회운동과 상기 제1 및 제2병진부의 병진운동에 따른 상기 볼의 중심에서의 상기 로드의 회전 및 선회운동을 허용하는 크기와 형상을 가지게 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.The present invention, the first fixed base rotatably mounted a ball equipped with an operation unit, such as an arm in the center of the ball, to provide a second fixed base spaced at regular intervals in the Y-axis direction on the first fixed base, The first fixed part is mounted to the second fixed base to rotate about the Y axis, which is the central axis of the ball, and the first translation part to translate in the X-axis direction, and the first translation part. A second rotary part for rotating about the Y axis, a second translation part for translational movement in the X-axis direction, and a second rotary part for translating in the X-axis direction, A rod extending in the Y-axis direction, which is the central axis, and a guide portion mounted to the second translation part in a state where the rod is inserted through the guide portion, wherein the guide portion rotates and pivots the first and second rotary portions, and First and Have a center of rotation and the size and shape to allow the pivotal movement of the rod in the ball according to the second translation portion translational motion can solve the above problems by.

본 발명은 상기와 같은 과제해결수단에 의해 팔이 상하, 좌우, 또는 전후로 선회된 임의의 위치에 위치결정된 상태에서 팔이 상이한 반경을 갖고서 회전되게 하여, 인간 견관절에 실질적으로 근접한 휴모노이드 로봇의 견관절로서 적용되는 것을 가능하게 할 수 있다.The present invention allows the arm to be rotated with a different radius in the state where the arm is positioned at any position rotated up, down, left, or front and back by the above-described problem solving means of the humanoid robot substantially close to the human shoulder joint It may be possible to apply as a shoulder joint.

도 1은 본 발명에 따를 실시예의 개념도,
도 2는 제1회전부가 회전될 때의 상태를 도시한 도면, 및
도 3은 제2회전부가 회전될 때의 상태를 도시한 도면.1 is a conceptual diagram of an embodiment according to the present invention,
2 is a view showing a state when the first rotating part is rotated, and
3 is a view showing a state when the second rotating part is rotated.

이하, 본 발명에 따른 실시예가 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

도 1에는 본 실시예의 관절구동장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.In Fig. 1, the joint driving device of the present embodiment is indicated by the reference numeral 100.

상기 관절구동장치(100)는, 제1고정베이스(10); 및 팔과 같은 조작부(11)가 하부에 장착된 상태에서 상기 제1고정베이스(10)에 둘레가 회전가능하게 내접되어 상반부와 하반부가 노출되어 있는 관절 볼(20)을 포함하고 있다.The joint drive device 100, the first fixed base 10; And a joint ball 20 in which a periphery of the first fixing base 10 is rotatably inscribed in a state in which an operation unit 11 such as an arm is mounted at a lower portion thereof, and an upper half and a lower half thereof are exposed.

또한, 상기 관절구동장치(100)는, 상기 제1고정베이스(10)에 Y중심축선 방향으로 일정 간격 이격된 제2고정베이스(30); 및 상기 제2고정베이스(30)에 상기 관절 볼(20)의 중심축선인 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전하게 장착된 제1회전부(40)를 포함하고 있다.In addition, the joint driving device 100, the first fixed base 10, the second fixed base 30 spaced apart at regular intervals in the direction of the Y center axis; And a first rotating part 40 mounted to the second fixed base 30 to be rotated about a Y center axis line Y, which is a center axis line of the joint ball 20.

또한, 상기 관절구동장치(100)는, 상기 제1회전부(40)의 회전중심과 동심을 갖고서 회전되게 상기 제1회전부(40)에 탑재되고 상기 Y중심축선(Y)에 수직한 방향에서 상기 Y중심축선을 가로지르는 방향으로 이동가능한 제1병진부(50); 상기 제1병진부(50)에 탑재되어 상기 제1병진부(50)의 이동된 위치에 따라 상기 중심축선(Y)과 동일한 중심축선에서의 상기 제1회전부에 의한 자전 및 공전운동이 가능한 그리고 상기 Y중심축선에 평행한 Y편위축선(Y')에서의 자전운동이 가능한 제2회전부(60); 및 중심이 상기 Y중심축선(Y)에 편심된 상태에서 상기 제2회전부(60)에 탑재되고 상기 Y중심축선에 수직한 방향으로 이동가능한 제2병진부(70)를 포함하고 있다.In addition, the joint driving device 100 is mounted on the first rotation part 40 to be rotated concentrically with the rotation center of the first rotation part 40 and in the direction perpendicular to the Y center axis line Y. A first translation unit 50 movable in a direction crossing the Y center axis; Mounted on the first translation unit 50 and capable of rotating and revolving movement by the first rotating unit in the same central axis as the central axis Y according to the moved position of the first translation unit 50 and A second rotating part 60 capable of rotating in a Y deflection axis Y ′ parallel to the Y center axis line; And a second translation part 70 mounted on the second rotating part 60 in a state in which a center thereof is eccentric to the Y center axis Y and movable in a direction perpendicular to the Y center axis line.

또한, 상기 관절구동장치(100)는 상기 조작부(11)가 장착된 관절 볼(20)의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼(20)의 부위에 기단이 고정적으로 장착되어 선단이 상기 Y중심축선 방향으로 뻗은 로드(80); 및 상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 사이에 개재되어 상기 제2병진부(70)의 병진운동을 상기 로드(80)에 전달하는 가이드부(90)를 포함하고 있다.
상기 가이드부(90)는 상기 제1 및 2병진부(50, 70)의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전운동에 의해 회전 및 선회운동하게 된다. 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 로드(80)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 가이드부(90)의 병진운동과 회전 및 선회운동에 의해 따라, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 상기 로드가 3차원적으로 움직이게 된다. 따라서, 상기 가이드부(90)는 상기 로드의 3차원적 움직임을 수용하기 위한 크기와 형상을 가지고서, 상기 로드를 삽입관통하여 수용하고 있다. 즉, 상기 로드는 상기 가이드부 내에서 상기 관절 볼(20)의 중심을 두고 회전 및 선회가능하게 그리고 경사가능하게 그리고 상기 가이드부 내에서 상기 가이드부에 대하여 상기 관절 볼(20)의 중심에서 방사방향으로 이동가능하게 되어 있다. 따라서, 상기 가이드부(90)는 예를 들면, 모래시계모양으로 되어 있다.In addition, the joint driving device 100 has a proximal end fixedly mounted to a site of the joint ball 20 with the back of the joint ball 20 mounted on the operation unit 11 so that the front end thereof is the Y center axis. A rod 80 extending in the direction; And a guide part 90 interposed between the second translation part 70 and the rod 80 to transfer the translation motion of the second translation part 70 to the rod 80.
The guide unit 90 is translated by translational movement of the first and second translation units 50 and 70, and rotates and pivots by rotational movement of the first and second rotary units 40 and 60. Done. The rod 80 mounted to the articulation ball 20 may be mounted to the first fixing base 10 so that the articulation ball 20 may be three-dimensionally moved to the center of the articulation ball 20. Because of this, the rod is moved three-dimensionally in the center of the articulation ball 20 by the translational and rotational and pivoting movements of the guide portion 90. Therefore, the guide unit 90 has a size and shape for accommodating the three-dimensional movement of the rod, and accommodates the rod through an insertion. That is, the rod is rotatable and pivotable and tiltable about the center of the articulation ball 20 in the guide part and radiates at the center of the articulation ball 20 with respect to the guide part in the guide part. It is movable in the direction. Therefore, the said guide part 90 becomes an hourglass shape, for example.

상기 가이드부(90)는, 그 중심이, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 및 제1병진부(50)가 모두 Y중심축선(Y) 상에 위치 결정될 때, 제2병진부(70)의 위치 결정에 따라 상기 Y중심축선 상에 위치되도록, 상기 제2병진부(70)에 고정되어 있다. The guide portion 90 has a center thereof when the first and second rotational portions 40, 60 and the first translation portion 50 are both positioned on the Y center axis Y. It is fixed to the 2nd translation part 70 so that it may be located on the Y center axis line according to the positioning of 70.

상기 제1 및 제2회전부(40, 60)는 공지된 회전모터가 될 수 있으며, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70)는 직선형 고정자와 직선형 회전자를 포함하는 공지된 선형모터나 실린더가 될 수 있다.The first and second rotating parts 40 and 60 may be known rotating motors, and the first and second translation parts 50 and 70 may be known linear motors including a linear stator and a linear rotor. It can be a cylinder.

상기 제1회전부(40)와 상기 제1병진부(50) 간의 결합과, 상기 제2회전부(60)와 상기 제2병진부(70) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 각각에 상당하는 회전모터의 구동축(41, 61)에, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70) 각각에 상당하는 선형모터의 직선형 고정자(51, 71)가, 고정되게 하고, 그 고정자(51, 71) 위에 직선형 회전자(52, 72)가 선형운동하게 배치되게 함으로써 가능하다.Coupling between the first rotating part 40 and the first translation part 50 and coupling between the second rotating part 60 and the second translation part 70 are, for example, the first and second parts. On the drive shafts 41 and 61 of the rotary motors corresponding to the rotary parts 40 and 60, the linear stators 51 and 71 of the linear motors corresponding to the first and second translational parts 50 and 70, respectively, It is possible by making it fixed and having linear rotors 52 and 72 arranged linearly on the stators 51 and 71.

특히, 상기 직선형 고정자(51)는 Y중심축선(Y)을 가로지르게 뻗어 있고, 상기 직선형 고정자(71)은 그 중심이 Y중심축선(Y)에서 벗어나 상기 직선형 고정자(51)에 대하여 평행하게 뻗어 있다.In particular, the straight stator 51 extends across the Y center axis Y, and the straight stator 71 extends in parallel with the straight stator 51 at the center thereof out of the Y center axis Y. have.

상기 제1병진부(50)와 상기 제2회전부(60) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제1병진부(50)에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자(52) 상에 상기 제2회전부(60)에 상당하는 회전모터가 탑재됨으로써 가능하다.The coupling between the first translation unit 50 and the second rotation unit 60 is, for example, the second rotation unit on the linear rotor 52 of the linear motor corresponding to the first translation unit 50. It is possible by mounting a rotating motor corresponding to (60).

상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 간의 결합은, 예를 들면, 상기 제2병진부(70)에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자(72)의 일측에, 상기 직선형 회전자(72)의 위치에 따라 상기 Y중심축선(Y)에 평행한 중심축선을 갖거나 상기 Y중심축선상에 중심축선을 갖는 모래시계모양의 가이드부(90)를 고정시키고, 상기 가이드부(90)에 상기 로드(80)를 관통시킴으로써 가능하다.
즉, 상기 가이드부(90)는 상기 제1 및 2병진부(50, 70)의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전운동에 의해 회전 및 선회운동하게 된다. 상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 로드(80)는, 상기 제1고정베이스(10)에 상기 관절 볼(20)이 상기 관절 볼(20)의 중심으로 3차원적 움직임이 가능하게 장착되어 있기 때문에, 상기 가이드부(90)의 병진운동과 회전 및 선회운동에 의해 따라, 상기 관절 볼(20)의 중심에서 상기 로드가 3차원적으로 움직이게 된다. 따라서, 상기 모래시계모양의 가이드부(90)에 삽입관통된 상기 로드는 상기 가이드부 내에서 상기 관절 볼(20)의 중심을 두고 회전 및 선회가능하게 그리고 경사가능하게 그리고 상기 가이드부 내에서 상기 가이드부에 대하여 상기 관절 볼(20)의 중심에서 방사방향으로 이동가능하게 된다.Coupling between the second translation unit 70 and the rod 80 is, for example, on one side of the linear rotor 72 of the linear motor corresponding to the second translation unit 70, the linear rotor According to the position of 72, the hourglass shaped guide portion 90 having a central axis parallel to the Y center axis line Y or having a center axis line on the Y center axis line is fixed, and the guide portion 90 It is possible to penetrate the rod 80 through).
That is, the guide part 90 is translated by the translational motion of the first and second translation parts 50 and 70, and rotates by the rotational motion of the first and second rotation parts 40 and 60. You will be turning. The rod 80 mounted to the articulation ball 20 may be mounted to the first fixing base 10 so that the articulation ball 20 may be three-dimensionally moved to the center of the articulation ball 20. Because of this, the rod is moved three-dimensionally in the center of the articulation ball 20 by the translational and rotational and pivoting movements of the guide portion 90. Thus, the rod inserted into the hourglass shaped guide portion 90 is rotatable and pivotable and tiltable about the center of the articulation ball 20 within the guide portion and within the guide portion. It is movable radially from the center of the articulation ball 20 with respect to the guide portion.

상기와 같이 구성된 관절구동장치(100)는 다음과 같이 작동될 수 있다.The joint driving device 100 configured as described above may be operated as follows.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 및 제1병진부(50)와 그리고 가이드부(90)를 모두 Y중심축선(Y) 상에 배치한 상태에서는 상기 제1 제2회전부(40, 60) 중 어느 회전부가 회전되어도, 관절 볼(20)은 회전되지 않는다. 그 이유는 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전중심과 상기 로드(80)가 Y중심축선(Y) 상에 위치되어 있기 때문이다. As shown in FIG. 1, the first and second rotating parts 40 and 60, the first translation part 50, and the guide part 90 are both disposed on the Y center axis line Y. The joint ball 20 does not rotate even when any of the first and second rotation parts 40 and 60 is rotated. This is because the center of rotation of the first and second rotating parts 40 and 60 and the rod 80 are located on the Y center axis line Y.

이 상태에서, 상기 제1회전부(40)의 회전축(41)을 회전시켜, 제 1병진부(50)의 회전자(52)가 이동될 방향을 설정한 후, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70) 중 어느 하나를 가동하여 회전자(52, 72) 중 어느 하나를 X축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시켜 임의의 위치에 위치결정시키면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 임의의 예각을 갖는 자세로 변환된다.In this state, the rotation shaft 41 of the first rotation part 40 is rotated to set the direction in which the rotor 52 of the first translation part 50 is moved, and then the first and second translation parts are moved. If any one of the (50, 70) is moved to move one of the rotors 52, 72 in the X-axis direction or the Z-axis direction and positioned at an arbitrary position, as shown in Fig. 2, the rod 80 is converted to an attitude having an acute angle with respect to the Y center axis line Y.

이 상태에서, 제1회전부(40)가 회전되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로드(80)가 상기 Y중심축선(Y)에 대하여 상기 임의의 예각을 갖고서 상기 Y중심축선(Y)을 중심으로 원추형으로 상기 관절 볼(20)과 함께 회전되게 된다. In this state, when the first rotation part 40 is rotated, as shown in FIG. 2, the rod 80 has the arbitrary acute angle with respect to the Y center axis Y and the Y center axis line Y. It will be rotated with the joint ball 20 in a conical shape about.

그리고 상기 제1회전부(40)를 정지시키고 제2회전부(60)를 회전시키면, 도 3에 도시된 바와 같이, 관절 볼(20)이 상기 임의의 예각으로 방향전환된 상태에서, 제2회전부(60)의 회전중심과 가이드부(90)의 중심축선 간의 이격거리를 회전반경으로 갖고서, 즉, 제1회전부(40)가 회전시키는 반경보다 작은 반경을 갖고서, 상기 로드(80)가 경사진 원추형으로 그리고 상기 제2회전부(60)의 회전중심과 관절 볼(20)의 중심을 이은 중심축선을 중심으로 관절 볼(20)과 함께 회전하게 된다.When the first rotating part 40 is stopped and the second rotating part 60 is rotated, as shown in FIG. 3, in the state in which the articulation ball 20 is turned to the arbitrary acute angle, the second rotating part ( The distance between the center of rotation of the center of rotation 60 and the central axis of the guide portion 90 as the radius of rotation, that is, having a radius smaller than the radius that the first rotation part 40 rotates, the rod 80 is inclined conical And it rotates with the joint ball 20 about the center axis of the center of rotation of the second rotation unit 60 and the center of the joint ball 20.

여기에서, 상기 제2병진부(70)를 가동하여 회전자(72)를 X축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시켜, 임의의 위치에 위치결정시킴에 따라 상기 작은 반경의 크기가 조절될 수 있다.Here, by operating the second translation unit 70 to move the rotor 72 in the X-axis direction or Z-axis direction, the size of the small radius can be adjusted by positioning at any position. .

이와 같은 조작으로 상기 관절 볼(20)에 장착된 조작부(예를 들면, 팔, 발, 목 등)의 운동궤적을 사람의 견관절, 대퇴부관절, 또는 목관절이 구현할 수 있는 운동궤적과 실질적으로 유사하게 구현시키는 것이 가능하게 된다.By this operation, the motion trajectory of the operation unit (for example, arm, foot, neck, etc.) mounted on the articulation ball 20 is substantially similar to the motion trajectory that a human shoulder, thigh joint, or neck joint can implement. Can be implemented.

따라서, 본 실시예의 관절구동장치는, 사람의 팔이 구현할 수 있는 운동궤적과 유사한 운동궤적으로 제공함으로써, 산업 로봇에 적용된다면, 사람이 수동으로 수행하게 되는 작업을 그대로 구현하는 것을 가능하게 할 수 있다.Therefore, the articulation drive device of the present embodiment, by providing a motion trajectory similar to the motion trajectory that can be implemented by the human arm, when applied to an industrial robot, it is possible to implement the work that a human manually performs as it is. have.

상기 실시예에서 상기 제2고정베이스(30)가 고정되어 있는 것으로 설명되었지만, 변경실시예로서, 상기 제2고정베이스(30)의 뒤쪽에 상기 로드(80)가 상기 제1병진부(50)의 가동에 의한 자세 변경함에 따라 동기하여 상기 제2고정베이스(30)를 상기 로드(80)와 정면으로 마주하게 경사지게 하는 수단, 예를 들면, 상기 제2고정베이스(30)에 일정간격 이격된 제3고정베이스(도시되지 않음)에 장방형으로 배치된 4개의 실린더(도시되지 않음)를 고정적으로 장착하고 상기 4개의 실린더의 로드에 상기 제2고정베이스(30)를 결합하고 있는 수단, 탄성수단 등이 적용되면, 관절 볼에 대한 보다 더 많은 운동궤적을 구현시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.Although the second fixed base 30 is described as being fixed in the above embodiment, as a modified embodiment, the rod 80 is located behind the second fixed base 30 and the first translation unit 50. Means for inclining the second fixed base 30 in front of the rod 80 in synchronization with the posture change by the operation of, for example, spaced apart from the second fixed base 30 by a predetermined interval Means for fixedly mounting four cylinders (not shown) arranged in a rectangular shape on a third fixed base (not shown) and for coupling the second fixed base 30 to the rods of the four cylinders, elastic means If the back is applied, it is preferable in that it can realize more motion trajectories for the joint ball.

10; 제1고정베이스, 20; 관절볼, 30; 제2고정베이스, 40; 제1회전부, 50; 제1병진부, 60; 제2회전부, 70; 제2병진부, 80; 로드, 90; 가이드부10; First fixed base, 20; Articulated ball, 30; Second fixed base, 40; A first rotating part 50; First translation, 60; A second rotating part 70; Second translation, 80; Rod, 90; Guide part

Claims (9)

제1고정베이스(10);
조작부(11)가 하부에 장착된 상태에서 상기 제1고정베이스(10)에 둘레가 회전가능하게 내접되어 상반부와 하반부가 노출되어 있는 관절 볼(20)로서, 상기 제1고정베이스(10)의 내에서 상기 관절 볼의 중심을 두고서 회전되는 상기 관절 볼(20);
상기 제1고정베이스(10)에 Y중심축선 방향으로 일정 간격 이격되어 있는 제2고정베이스(30);
상기 제2고정베이스(30)에 상기 관절 볼(20)의 중심축선인 Y중심축선(Y)을 중심으로 회전하게 장착된 제1회전부(40);
상기 제1회전부(40)의 자전중심과 동심을 갖고서 자전되게 상기 제1회전부(40)에 탑재되고 상기 Y중심축선(Y)에 수직한 방향에서 상기 Y중심축선(Y)을 가로지르는 방향으로 이동가능한 제1병진부(50);
상기 제1병진부(50)에 탑재되어 상기 제1병진부(50)의 이동된 위치에 따라 상기 중심축선(Y)과 동일한 중심축선에서의 상기 제1회전부에 의한 자전 및 공전운동이 가능한 그리고 상기 Y중심축선에 평행한 Y편위축선(Y')에서의 자전운동이 가능한 제2회전부(60);
중심이 상기 Y중심축선(Y)에 편심된 상태에서 상기 제2회전부(60)에 탑재되어 있고 상기 Y중심축선(Y)에 수직한 방향으로 이동가능한 제2병진부(70);
상기 조작부(11)가 장착된 관절 볼(20)의 부위에 대하여 등을 진 관절 볼(20)의 부위에 기단이 고정적으로 장착되어 선단이 상기 Y중심축선(Y) 방향으로 뻗은 로드(80); 및
상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전운동과 상기 제1 및 2병진부(50, 70)의 병진운동을 상기 로드(80)에 전달하는 가이드부(90)를 포함하며,
상기 가이드부(90)는 상기 제1 및 2병진부(50, 70)의 병진운동에 의해 병진운동하게 되고, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60)의 회전운동에 의해 회전 및 선회운동하게 되고,
상기 관절 볼(20)에 장착된 상기 로드(80)는, 상기 가이드부(90)의 병진운동과 회전 및 선회운동에 의해 따른 상기 관절 볼(20)의 중심에서의 상기 관절 볼(20)의 3차원적 움직임에 의해 상기 관절 볼(20)의 중심에서 3차원적으로 움직이게 되고,
상기 가이드부(90)는 상기 로드의 3차원적 움직임을 수용하기 위한 크기와 형상을 가지고서, 상기 로드를 삽입관통하여 수용하고 있는 것을 특징으로 하는 관절구동장치.A first fixed base 10;
A joint ball 20 in which a circumference of the first fixing base 10 is rotatably inscribed and the upper half and the lower half are exposed while the operation unit 11 is mounted on the lower portion of the first fixing base 10. The articulation ball 20 rotated about the center of the articulation ball within;
A second fixed base 30 spaced apart from the first fixed base 10 in a Y center axis direction by a predetermined interval;
A first rotating part (40) rotatably mounted on the second fixed base (30) about a Y center axis (Y) which is a center axis of the joint ball (20);
It is mounted on the first rotation part 40 to be rotated concentrically with the rotation center of the first rotation part 40 in a direction crossing the Y center axis line Y in a direction perpendicular to the Y center axis line Y. A movable first translation unit 50;
Mounted on the first translation unit 50 and capable of rotating and revolving movement by the first rotating unit in the same central axis as the central axis Y according to the moved position of the first translation unit 50 and A second rotating part 60 capable of rotating in a Y deflection axis Y ′ parallel to the Y center axis line;
A second translation part 70 mounted on the second rotation part 60 and movable in a direction perpendicular to the Y center axis Y in a state in which a center thereof is eccentric to the Y center axis Y;
A rod 80 having a proximal end fixedly mounted to a portion of the articulation ball 20 oriented with respect to the portion of the articulation ball 20 on which the operation unit 11 is mounted, and the tip extending in the Y center axis line Y direction. ; And
Interposed between the second translation unit 70 and the rod 80, the rotational movement of the first and second rotary parts (40, 60) and the translational movement of the first and second translations (50, 70) It includes a guide unit 90 for transmitting to the rod 80,
The guide unit 90 is translated by translational movement of the first and second translation units 50 and 70, and rotates and pivots by rotational movement of the first and second rotary units 40 and 60. Will be
The rod 80 mounted to the articulation ball 20 may be formed by the translation of the guide part 90 and the rotation of the articulation ball 20 at the center of the articulation ball 20 by rotation and pivoting. By the three-dimensional movement is moved in the three-dimensional center of the joint ball 20,
The guide unit (90) has a size and shape for accommodating the three-dimensional movement of the rod, the joint drive device characterized in that accommodates the rod through the insertion. 제 1항에 있어서,
상기 가이드부(90)는, 그 중심이, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 및 제1병진부(50)가 모두 Y중심축선 상에 위치 결정될 때, 제2병진부(70)의 위치 결정에 따라 상기 Y중심축선(Y) 상에 위치되도록, 상기 제2병진부(70)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 관절구동장치. The method of claim 1,
The guide portion 90 has a center thereof, when the first and second rotating portions 40 and 60 and the first translation portion 50 are both positioned on the Y center axis, the second translation portion 70. The joint drive device, characterized in that fixed to the second translation unit (70) so as to be located on the Y center axis (Y) in accordance with the positioning. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 및 제2회전부(40, 60)는 회전모터이고,
상기 제1 및 제2병진부(50, 70)는 선형모터나 실린더인 것을 특징으로 하는 관절구동장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The first and second rotating parts 40 and 60 are rotating motors,
The first and second translation unit (50, 70) is a joint drive device, characterized in that the linear motor or cylinder. 제 3항에 있어서,
상기 제1회전부(40)와 상기 제1병진부(50) 간의 결합과, 상기 제2회전부(60)와 상기 제2병진부(70) 간의 결합을 위해, 상기 제1 및 제2회전부(40, 60) 각각에 상당하는 회전모터의 구동축(41, 61)에, 상기 제1 및 제2병진부(50, 70) 각각에 상당하는 선형모터의 직선형 고정자(51, 71)가, 고정적으로 외접되어 있고, 그 고정자(51, 71) 위에 직선형 회전자(52, 72)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 관절구동장치.The method of claim 3, wherein
The first and second rotary parts 40 for coupling between the first rotating part 40 and the first translation part 50 and for coupling between the second rotating part 60 and the second translation part 70. 60, the linear stator 51, 71 of the linear motor corresponding to each of the first and second translation units 50, 70 is fixedly circumscribed to the drive shafts 41, 61 of the rotary motor corresponding to the respective ones. And a linear rotor (52, 72) is disposed on the stator (51, 71). 제 4항에 있어서,
상기 직선형 고정자(51)는 Y중심축선(Y)을 가로지르게 뻗어 있고,
상기 직선형 고정자(71)은 그 중심이 Y중심축선(Y)에서 벗어나 상기 직선형 고정자(51)에 대하여 평행하게 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 관절구동장치.The method of claim 4, wherein
The straight stator 51 extends across the Y center axis line Y,
The straight stator (71) is a joint drive device, characterized in that the center thereof extends parallel to the straight stator (51) off the Y center axis (Y). 제 3항에 있어서,
상기 제1병진부(50)와 상기 제2회전부(60) 간의 결합을 위해, 상기 제1병진부(50)에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자(52) 상에 상기 제2회전부(60)에 상당하는 회전모터가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 관절구동장치.The method of claim 3, wherein
In order to couple between the first translation unit 50 and the second rotation unit 60, the second rotation unit 60 is mounted on a linear rotor 52 of a linear motor corresponding to the first translation unit 50. Joint drive device, characterized in that the equivalent rotation motor is mounted. 제 3항에 있어서,
상기 제2병진부(70)와 상기 로드(80) 간의 결합을 위해, 상기 제2병진부(70)에 상당하는 선형모터의 직선형 회전자(72)의 일측에, 상기 직선형 회전자(72)의 위치에 따라 상기 Y중심축선(Y)에 평행한 중심축선을 갖거나 상기 Y중심축선(Y) 상에 중심축선을 갖는 가이드부(90)를 고정시키고, 상기 가이드부(90)에 상기 로드(80)를 관통시킨 것을 특징으로 하는 관절구동장치.The method of claim 3, wherein
In order to couple between the second translation unit 70 and the rod 80, on one side of the linear rotor 72 of the linear motor corresponding to the second translation unit 70, the linear rotor 72 Fixing the guide portion 90 having a central axis parallel to the Y center axis (Y) or having a center axis on the Y center axis (Y) according to the position of, and the rod to the guide portion 90 Articulation device, characterized in that through (80). 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 가이드부(90)는 모래시계형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 관절구동장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The guide unit 90 is a joint drive device, characterized in that it has an hourglass shape. 삭제delete
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