KR101427322B1 - Joint device - Google Patents

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KR101427322B1
KR101427322B1 KR1020130010981A KR20130010981A KR101427322B1 KR 101427322 B1 KR101427322 B1 KR 101427322B1 KR 1020130010981 A KR1020130010981 A KR 1020130010981A KR 20130010981 A KR20130010981 A KR 20130010981A KR 101427322 B1 KR101427322 B1 KR 101427322B1
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joint
rolling contact
contact member
hollow
contact
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KR1020130010981A
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권동수
박용만
신원호
황민호
이제한
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한국과학기술원
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Abstract

An embodiment of a joint device according to the present invention may comprise a plurality of joints which includes a body and a contact member formed on both ends of the body and has a hollow part in an axial direction; and a joint reinforcement unit which is installed inside the hollow part by passing through the plurality of joints in which the hollow parts are arranged to correspond to each other. The transverse movement of each joint forming the joint device is restricted or position deviation caused by torsion is prevented. Therefore, the alignment of the joint device does not collapse easily even when transverse impact or torsion moment is applied to the joint device.

Description

관절장치{Joint device}Joint device

본 발명은 관절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 의료용, 산업용 로봇 등에 사용되는 관절장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joint apparatus, and more particularly, to a joint apparatus used in a medical or industrial robot or the like.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiment of the present invention and do not constitute the prior art.

의료용 기타 산업용으로 사용되는 로봇은 일반적으로, 다수개의 관절장치를 연결하고, 각 관절의 회전각도 등을 조절하여 로봇 전체를 작동함으로써 원하는 작업을 수행한다.In general, a robot used for medical and other industrial purposes performs a desired operation by connecting a plurality of articulating apparatuses and operating the entire robot by adjusting the rotation angle of each joint.

로봇에 사용되는 관절장치는 다양한 형상과 기능을 가진 다양한 종류로 존재한다. 그 중 한 종류는 관절장치에 사용되는 다수개의 관절을 연결 및 고정하고, 각 관절의 회전각도를 조절하는 가이드와이어를 사용하는 방식의 관절장치이다.Joint devices used in robots exist in various types with various shapes and functions. One of them is a joint apparatus in which a plurality of joints used in a joint apparatus are connected and fixed, and a guide wire for adjusting the rotation angle of each joint is used.

가이드와이어(W)를 사용하는 관절장치는 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1관절(10) 및 제2관절을 포함한다.The joint apparatus using the guide wire W generally includes a first joint 10 and a second joint as shown in Fig.

제1관절(10)은 제1접촉부재(11) 및 제1관통홀(12)을 포함한다.The first joint 10 includes a first contact member 11 and a first through hole 12.

제1접촉부재(11)는 제2관절(20)의 제1접촉부재(21)와 롤링접촉을 하게되고, 제1접촉부재(11)와 제1접촉부재(21)의 롤링접촉시 제1관절(10)과 제2관절(20)은 상호간 작업에 필요한 적절한 각도범위를 가지고 회전을 하게 된다.The first contact member 11 is brought into rolling contact with the first contact member 21 of the second joint 20 and is brought into rolling contact with the first contact member 11 and the first contact member 21, The joint 10 and the second joint 20 rotate with an appropriate angular range necessary for mutual operation.

제1관통홀(12)은 제1관절(10)의 축방향으로 다수개 형성되고, 제1접촉부재(21)에 형성되는 다수개의 제2관통홀(22)과 대응되도록 배치가 되며, 제1관통홀(12)과 제2관통홀(22)에는 가이드와이어(W)가 삽입되고, 가이드와이어(W)에 의해 제1관절(10)과 제2관절(20)은 회전각도가 조절된다.A plurality of first through holes 12 are formed in the axial direction of the first joint 10 so as to correspond to a plurality of second through holes 22 formed in the first contact member 21, A guide wire W is inserted into the first through hole 12 and the second through hole 22 and the rotation angle of the first joint 10 and the second joint 20 is adjusted by the guide wire W .

제1관절(10)은 제1접촉부재(21) 및 제2관통홀(22)을 포함한다.The first joint 10 includes a first contact member 21 and a second through hole 22.

1접촉부재(21)는 제1접촉부재(11)와 롤링접촉 하게되고, 제1접촉부재(11)와 제1접촉부재(21) 상호간 롤링접촉시 관절장치는 작업에 필요한 위치로 이동한다.1 contact member 21 is brought into rolling contact with the first contact member 11 and when the first contact member 11 and the first contact member 21 make a rolling contact with each other, the joint apparatus moves to a position necessary for the operation.

제2관통홀(22)은 2관절(20)의 축방향으로 다수개 형성되고, 제1관통홀(12)과 마찬가지로 가이드와이어(W)가 삽입된다.A plurality of second through holes 22 are formed in the axial direction of the two joints 20 and a guide wire W is inserted in the same manner as the first through holes 12. [

한편, 가이드와이어(W)는 1관통홀(12)과 제2관통홀(22)에 삽입되어 왕복회전하여 관절장치의 이동위치, 이동각도를 조절하여 관절장치가 필요한 작업을 수행하도록 한다.Meanwhile, the guide wire W is inserted into the first through hole 12 and the second through hole 22 and reciprocally rotated to adjust the moving position and the moving angle of the joint device so that the joint device performs the necessary operation.

또한, 가이드와이어(W)는 제1관절(10)과 제2관절(20)이 서로 접촉하도록 하고 원래의 위치에서 이탈하지 않도록 고정하는 역할을 동시에 수행한다. 특히 제1접촉부재(11)와 제1접촉부재(21)에 형성되는 제1관통홀(12)과 제2관통홀(22)에 삽입되는 가이드와이어(W)는 주로 제1관절(10)과 제2관절(20)의 위치를 고정하는 역할을 한다.The guide wire W also serves to fix the first joint 10 and the second joint 20 so that they are in contact with each other and do not separate from the original position. The first through hole 12 formed in the first contact member 11 and the first contact member 21 and the guide wire W inserted in the second through hole 22 are mainly formed in the first joint 10, And the position of the second joint 20 is fixed.

그러나, 관절장치는 제1접촉부재(11)와 제1접촉부재(21)의 단부가 라운딩 형상으로 형성되어 상호간 롤링접촉하는 단순한 구조를 가진다.However, the articulation apparatus has a simple structure in which the ends of the first contact member 11 and the first contact member 21 are formed in a rounded shape and are in rolling contact with each other.

따라서, 가이드와이어(W)가 제1관절(10)과 제2관절(20)이 원래의 위치를 이탈하지 않도록 고정하는 역할을 하더라도, 제1관절(10)과 제2관절(20)에 횡방향의 외부충격이 가해지면 제1관절(10)과 제2관절(20)이 상호간 위치를 쉽게 이탈하여 정렬상태가 무너지는 문제점이 있다.Therefore, even if the guide wire W serves to fix the first joint 10 and the second joint 20 so as not to deviate from their original positions, the first and second joints 10, The first joint 10 and the second joint 20 are easily separated from each other and the alignment state is collapsed.

또한, 제1관절(10)과 제2관절(20)이 정상적으로 정렬된 상태에서 제1관절(10)과 제2관절(20)의 축을 중심으로 비틀림 모멘트가 가해지면, 제1관절(10)과 제2관절(20)의 정렬이 쉽게 무너질 수 있고, 이러한 비틀림 모멘트에 의한 위치이탈은 고정수단이 와이어인 경우 전술한 횡방향 충격의 경우보다 더욱 쉽게 발생할 수 있는 문제점이 있다.When the twisting moment is applied to the first joint 10 and the second joint 20 about the axis of the first joint 10 and the second joint 20 in a state where the first joint 10 and the second joint 20 are normally aligned, And the second joint 20 can be easily dislocated, and the displacement due to the torsional moment can be more easily generated than in the case of the lateral impact when the fixing means is a wire.

본 발명의 실시예는, 횡방향 충격 또는 비틀림 모멘트가 가해지는 경우에도 관절장치의 정렬이 쉽게 무너지지 않는 관절장치를 제공하는 데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a joint apparatus in which the alignment of the articulation apparatus is not easily broken even when a lateral impact or a torsional moment is applied.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical object of the present invention is not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

본 발명에 따른 관절장치의 일 실시예는, 몸체와 상기 몸체의 양단에 형성되는 접촉부재를 포함하고, 축방향으로 중공부가 형성되는 다수개의 관절; 및 상기 중공부가 상호 대응되도록 정렬되는 상기 다수개의 관절을 관통하여 상기 중공부 내부에 설치되는 관절보강부를 포함할 수 있다.One embodiment of the joint apparatus according to the present invention is a joint apparatus comprising: a plurality of joints including a body and a contact member formed at both ends of the body, the hollow being formed in an axial direction; And a joint reinforcing portion provided inside the hollow portion through the plurality of joints aligned so that the hollow portions correspond to each other.

상기 관절보강부는, 길이방향으로 중공채널이 형성되는 것일 수 있다.The joint reinforcing portion may have a hollow channel formed in the longitudinal direction.

또한, 상기 관절보강부는, 압축 또는 신장이 가능한 유연한 재질로 형성되는 것일 수 있다.Further, the joint reinforcing portion may be formed of a flexible material capable of being compressed or stretched.

또한, 상기 몸체의 내경과 상기 관절보강부의 외경 간 소정 간격이 형성되는 것일 수 있다.Further, a predetermined gap may be formed between the inner diameter of the body and the outer diameter of the joint reinforcing portion.

상기 접촉부재는, 상기 몸체 양단에 돌출 형성되고, 상기 관절의 횡방향 이동을 제한하거나 또는 비틀림에 의한 상기 관절의 위치이탈을 방지하는 이동제한부와, 상기 관절의 회전시 롤링되는 롤링접촉부를 포함하는 것일 수 있다.The contact member includes a movement restricting portion protruding from both ends of the body and restricting lateral movement of the joint or preventing displacement of the joint due to torsion and a rolling contact portion rolling upon rotation of the joint .

이때, 상기 이동제한부는 상기 관절의 X축방향 이동을 제한하고, 상기 관절보강부는 상기 관절의 Y축방향 이동을 제한하여 상기 관절의 위치이탈을 방지하는 것일 수 있다.At this time, the movement restricting unit restricts movement of the joint in the X-axis direction, and the joint reinforcing unit restricts movement of the joint in the Y-axis direction to prevent displacement of the joint.

상기 이동제한부 및 롤링접촉부는 상호간 단차를 두고 형성되고, 상기 이동제한부는 상기 롤링접촉부보다 상기몸체에 대하여 내측에 위치하는 것일 수 있다.The movement restricting portion and the rolling contact portion may be formed with a stepped portion, and the movement restricting portion may be positioned inside the body with respect to the rolling contact portion.

본 발명에 따른 관절장치의 일 실시예는, 상기 몸체의 축방향으로 상기 몸체 양단을 관통하는 와이어홀이 형성되고, 상기 와이어홀에 삽입되어 소정간격 왕복운동 함으로써 상기 다수개의 관절을 회전시키는 가이드와이어가 구비되는 것일 수 있다.In an embodiment of the joint apparatus according to the present invention, a wire hole is formed through both ends of the body in the axial direction of the body, and a guide wire inserted into the wire hole and reciprocating at predetermined intervals, As shown in FIG.

본 발명에 따른 관절장치의 다른 실시예는, 제1롤링접촉부를 포함하고, 축방향으로 제1중공부가 형성되는 제1관절; 상기 제1롤링접촉부와 롤링접촉하는 제2롤링접촉부와, 상기 제1중공부와 대응되도록 형성되는 제2중공부를 포함하는 제2관절; 및 상기 제1중공부와 상기 제2중공부를 관통하여 설치되고, 외면이 상기 제1중공부 및 제2중공부의 표면과 대향되어 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 횡방향 이동 또는 비틀림에 의한 위치이탈을 방지하는 중심체를 포함할 수 있다.Another embodiment of the articulation apparatus according to the present invention comprises: a first joint including a first rolling contact and having a first hollow portion formed in an axial direction; A second joint including a second rolling contact portion in rolling contact with the first rolling contact portion and a second hollow portion corresponding to the first hollow portion; And a second hollow portion which is provided so as to penetrate through the first hollow portion and the second hollow portion and whose outer surface is opposed to the surfaces of the first hollow portion and the second hollow portion to cause lateral movement or torsion of the first and second joints And may include a central body that prevents displacement.

이때, 상기 제1관절은 길이방향으로 돌출형성되어 상기 제2롤링접촉부의 횡방향이동에 대향하는 제1접촉부재를 포함하고, 상기 제1접촉부재는 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 X축방향으로 가해지는 힘을 지탱하고, 상기 중심체는 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 Y축방향으로 가해지는 힘을 지탱하여 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 위치이탈을 방지하는 것일 수 있다.Wherein the first joint includes a first contact member protruding in the longitudinal direction and opposing the lateral movement of the second rolling contact portion, and the first contact member is movable in the X and Y directions of the first and second joints, And the center body supports a force applied in the Y-axis direction of the first joint and the second joint to prevent displacement of the first joint and the second joint have.

상기 중심체는, 벤딩이 가능하고 벤딩 후 원상태로 회복이 가능한 탄성력을 가진 유연한 재질로 형성되는 것일 수 있다.The core body may be formed of a flexible material having an elastic force capable of bending and recovering to its original shape after bending.

상기 제1관절에는 축방향으로 다수개의 제1와이어홀이 형성되고, 상기 제2관절에는 상기 제1와이어홀에 대응하는 다수개의 제2와이어홀이 형성되며, 상기 제1와이어홀 및 상기 제2와이어홀에 삽입되어 상기 제1관절 또는 상기 제2관절의 회전을 조절하기 위한 다수의 가이드와이어를 포함하는 것일 수 있다.Wherein a plurality of first wire holes are formed in the first joints in the axial direction and a plurality of second wire holes corresponding to the first wire holes are formed in the second joints, And a plurality of guide wires inserted into the wire holes to adjust the rotation of the first joint or the second joint.

전술한 실시예의 관절장치는, 관절장치를 구성하는 각 관절의 횡 방향 이동을 제한하거나 또는 비틀림에 의한 위치이탈이 방지되어, 관절장치에 횡방향 충격이 또는 비틀림 모멘트가 가해지는 경우에도 관절장치의 정렬이 쉽게 무너지지 않는 효과가 있다.The joint apparatus of the above-described embodiment is capable of restraining lateral movement of each joint constituting the joint apparatus or preventing positional deviation due to torsion, so that even when a lateral impact or a torsional moment is applied to the joint apparatus, There is an effect that the alignment is not easily broken.

도 1은 일반적인 가이드와이어에 의해 조절되고 작동하는 관절장치는 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치에 사용되는 제1관절을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치에 사용되는 다른 제2관절을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치가 사용되는 제1관절과 제2관절이 결합한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관절장치에 사용되는 관절보강부의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관절장치의 작동모습을 나타낸 측면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a joint device that is actuated and operated by a common guide wire.
2 is a perspective view illustrating a first joint used in a joint apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing another second joint used in the joint apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which a first joint and a second joint, in which a joint apparatus according to an embodiment of the present invention is used, are combined.
5 is a schematic view showing an embodiment of a joint reinforcement used in a joint apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a side view showing an operation of a joint device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms specifically defined in consideration of the constitution and operation of the present invention are only for explaining the embodiments of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치에 사용되는 제1관절을 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a first joint used in a joint apparatus according to an embodiment of the present invention.

몸체(100)는 중공부가 있는 원통형으로 형성되고, 의료용 기타 산업용 로봇의 암(arm)의 일부로써 작동하며, 와이어홀(110)이 형성된다.The body 100 is formed in a cylindrical shape with a hollow portion and operates as a part of an arm of a medical and other industrial robot, and a wire hole 110 is formed.

와이어홀(110)은 몸체(100)의 축방향으로 몸체(100) 양단을 관통하여 형성되고, 가이드와이어(W, 도 4 참조)가 삽입된다.The wire hole 110 is formed through both ends of the body 100 in the axial direction of the body 100, and a guide wire W (see FIG. 4) is inserted.

와이어홀(110)은 몸체(100)의 원주방향을 따라 다수개 형성된다. 다만, 와이어홀(110)의 개수는 관절장치의 기능, 관절장치가 사용되는 로봇의 종류와 작동특성 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.A plurality of wire holes 110 are formed along the circumferential direction of the body 100. However, the number of the wire holes 110 can be appropriately selected in consideration of the function of the joint apparatus, the type and operation characteristics of the robot in which the joint apparatus is used, and the like.

또한, 와이어홀(110)은 접촉부재(200)의 중앙부를 관통하여 형성되는 것을 기준으로 몸체(100) 양단에 원주방향을 따라 형성된다.The wire hole 110 is formed along the circumferential direction at both ends of the body 100 on the basis that the wire hole 110 is formed through the center of the contact member 200.

접촉부재(200)는 몸체(100)의 일단에 대칭되도록 한 쌍으로 돌출 형성되고, 몸체(100)의 타단에 몸체(100)의 일단에 형성되는 한 쌍의 접촉부재(200)와 대칭되도록 다른 한 쌍이 돌출 형성된다.The contact member 200 is formed to protrude in a pair so as to be symmetrical with one end of the body 100 and to be symmetrical with a pair of contact members 200 formed at one end of the body 100 at the other end of the body 100 A pair is protruded.

접촉부재(200)를 통해 관절장치는 제2관절(20, 도 4 참조)과 정렬하고, 와이어홀(110)에 의해 그 위치, 각도가 조절된다.The joint device is aligned with the second joint 20 (see FIG. 4) through the contact member 200, and its position and angle are adjusted by the wire hole 110.

한편, 접촉부재(200)는 이동제한부(210)와 롤링접촉부(220)를 포함한다.On the other hand, the contact member 200 includes the movement restricting portion 210 and the rolling contact portion 220.

이동제한부(210)는 관절장치에 횡방향으로 충격이 가해지는 경우 관절장치의 횡방향 이동을 제한하고, 관절장치의 축을 중심으로 비틀림 모멘트가 가해지는 경우 비틀림에 의한 관절장치의 위치이탈을 방지하는 역할을 하며, 대향면(211)을 포함한다.The movement restricting unit 210 restricts lateral movement of the articulating apparatus when a lateral impact is applied to the articulating apparatus and prevents displacement of the articulating apparatus due to twisting when a torsional moment is applied about the axis of the articulating apparatus And includes an opposing surface 211. [0035]

대향면(211)은 제2관절의 제2대향면(420, 도 4 참조)과 면접촉을 한다. 따라서 관절장치에 횡방향 충격이 가해지는 경우 대향면(211)과 제2대향면에 의해 관절장치의 이동이 제한되므로 횡방향 충격에 의한 관절장치의 위치이탈을 방지할 수 있다.The opposing face 211 is in surface contact with the second opposing face 420 (see FIG. 4) of the second joint. Therefore, when the lateral impact is applied to the articulation apparatus, movement of the articulation apparatus is restricted by the opposing face 211 and the second opposing face, so that displacement of the articulation apparatus due to lateral impact can be prevented.

한편, 실시예에 따라서는 대향면(211)과 제2대항면(420)은 간격을 가지고 이격되어 있을 수 있다.Meanwhile, depending on the embodiment, the opposing face 211 and the second opposing face 420 may be spaced apart from each other.

롤링접촉부(220)는 관절장치의 이동시 제2접촉부재와 롤링접촉하여 관절장치가 작업에 필요한 각도로 회전하도록 하는 역할을 하고, 롤링접촉면(221)을 포함한다.The rolling contact portion 220 serves to make the articulation device rotate at an angle necessary for the operation by rolling contact with the second contact member upon movement of the articulation device, and includes a rolling contact surface 221.

롤링접촉면(221)은 롤링접촉부(220)의 단부에 라운딩 형상으로 형성되고 제2접촉부재와 접촉을 하면서 롤링되는 면이다. 이때, 롤링접촉면(221)의 곡률은 관절의 회전각도 범위 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.The rolling contact surface 221 is a surface formed in a rounded shape at the end of the rolling contact portion 220 and rolled in contact with the second contact member. At this time, the curvature of the rolling contact surface 221 can be appropriately selected in consideration of the rotational angle range of the joint, and the like.

한편, 이동제한부(210) 및 롤링접촉부(220)는 상호간 단차를 두고 형성된다.On the other hand, the movement restricting portion 210 and the rolling contact portion 220 are formed with a step difference therebetween.

단차에 의해 이동제한부(210)와 롤링접촉부(220)를 접촉부재(200)에 모두 형성함으로써, 비교적 간단한 구조로 관절장치의 위치이탈방지에 관하여 가이드와이어에만 의존하는 경우보다 현저한 효과의 향상을 실현할 수 있다.By forming both the movement restricting portion 210 and the rolling contact portion 220 on the contact member 200 by the step difference, it is possible to improve the remarkable effect more effectively than the case where only the guide wire is relied on, Can be realized.

이때, 단차는 몸체(100)의 내측이 높게 형성되는 것이 적절하다. 즉, 롤링접촉면(221)은 몸체(100) 양단의 외측에 형성되고, 대향면(211)은 몸체(100) 양단의 내측에 형성되는 것이 적절하다.At this time, it is appropriate that the inner side of the body 100 is formed to be higher. That is, it is appropriate that the rolling contact surface 221 is formed on the outer side of both ends of the body 100, and the opposite surface 211 is formed on the inner side of both ends of the body 100.

이러한 구조로 형성되는 경우 접촉부재(200)와 접촉하는 제2접촉부재에 별도의 단차를 형성할 필요가 없으므로 제2관절의 가공이 용이하고, 제2접촉부재의 폭을 두껍게 할 수 있으므로 관절장치의 내구성 향상을 도모할 수 있다.In this case, since it is not necessary to form a separate step on the second contact member that contacts the contact member 200, the second joint can be easily processed and the width of the second contact member can be increased, It is possible to improve the durability.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치에 사용되는 다른 제2관절을 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view showing another second joint used in the joint apparatus according to an embodiment of the present invention.

제2관절은 도 2에 도시된 관절장치와 결합하여 상호간 회전함으로써 관절장치와 제2관절로 구성되는 로봇 암 등이 필요한 작업을 수행하도록 하고, 제2접촉부재(400) 및 제2와이어홀(500)을 포함한다.The second joints are engaged with the joint device shown in FIG. 2 and rotate relative to each other, thereby performing a necessary operation such as a robot arm composed of a joint device and a second joint, and the second contact member 400 and the second wire hole 500).

제2접촉부재(400)는 접촉부재(200, 도 2 참조)와 면접촉 및 롤링접촉하고, 이에따라 제2관절은 회전하게 되며, 제2대향면(410)과 제2롤링접촉부(420)를 포함한다.The second contact member 400 is in surface contact and rolling contact with the contact member 200 (see FIG. 2), so that the second joint is rotated and the second contact surface 410 and the second rolling contact 420 .

제2대향면(410)은 대향면(211, 도 2 참조)과 서로 밀착되는 면접촉을 하고, 제2관절이 회전하는 경우 대향면과 제2대향면(410)은 서로 슬라이딩하게 된다.The second opposing face 410 and the second opposing face 410 are brought into surface contact with each other in close contact with the opposing face 211 (see FIG. 2), and when the second joint rotates, the opposing face and the second opposing face 410 slide with respect to each other.

제2롤링접촉부(420)는 롤링접촉부(220, 도 2 참조)와 접촉을 하고 상호간 롤링을 한다.The second rolling contact 420 contacts the rolling contact 220 (see FIG. 2) and rolls to each other.

제2와이어홀(500)은 제2관절의 길이방향으로 와이어홀(110, 도 2 참조)에 대응하는 위치와 개수로 형성되고, 가이드와이어(W, 도 4 참조)가 삽입된다.The second wire hole 500 is formed in the position and number corresponding to the wire hole 110 (see FIG. 2) in the longitudinal direction of the second joint, and the guide wire W (see FIG. 4) is inserted.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치가 사용되는 제1관절과 제2관절이 결합한 상태를 나타낸 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which a first joint and a second joint, in which a joint apparatus according to an embodiment of the present invention is used, are combined.

상기제1관절(10)은 도 2에 도시된 관절장치와 동일한 구조와 기능을 가진다. 또한, 제2관절(20)의 구조와 기능은 도 3을 참조하여 전술한 바와 같다.The first joint 10 has the same structure and function as the joint device shown in Fig. The structure and function of the second joint 20 are as described above with reference to Fig.

가이드와이어(W)는 제1관통홀(12)과 제2관통홀(22)에 삽입되어 왕복회전하여 관절장치의 이동위치, 이동각도를 조절하여 관절장치가 필요한 작업을 수행하도록 한다.The guide wire W is inserted into the first through hole 12 and the second through hole 22 and reciprocally rotated to adjust the moving position and the moving angle of the joint device so that the joint device can perform a necessary operation.

또한, 가이드와이어(W)는 제1관절(10)과 제2관절(20)이 서로 접촉하도록 하고 원래의 위치에서 이탈하지 않도록 고정하는 역할을 동시에 수행한다. 특히 접촉부재(200)와 제2접촉부재(400)에 각각 형성되는 와이어홀(110)과 제2와이어홀(500)에 삽입되는 가이드와이어(W)는 주로 제1관절(10)과 제2관절(20)의 위치를 고정하는 역할을 한다.The guide wire W also serves to fix the first joint 10 and the second joint 20 so that they are in contact with each other and do not separate from the original position. The wire hole 110 formed in the contact member 200 and the guide wire W inserted in the second wire hole 500 are formed mainly in the first joint 10 and the second joint 500, And serves to fix the position of the joint 20.

제1관절(10)과 제2관절(20)은 각각의 내부에 길이방향으로 형성되는 중공부가 상호 대응되도록 서로 정렬되고, 관절보강부(600)는 제1관절(10)과 제2관절(20)의 각 중공부를 관통하여 삽입된다. 이때, 관절보강부(600)는 이동제한부(210)와 함께 제1관절과 제2관절의 정렬이 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.The first joint 10 and the second joint 20 are aligned with each other such that the hollow portions formed in the longitudinal direction of the first joint 10 and the second joint 20 correspond to each other, and the joint reinforcing portion 600 includes the first joint 10 and the second joint 20 through the respective hollow portions. At this time, the joint reinforcing part 600 serves to prevent the alignment of the first and second joints with the movement restricting part 210 from being deviated.

즉, 관절보강부(600)의 표면은 제1관절(10) 또는 제1관절(20)에 비틀림 모멘트가 가해질 때 각 중공부의 표면과 마찰을 일으켜 각 관절의 정렬이 이탈되는 것을 방지한다. 또한, 제1관절(10) 또는 제2관절(20)에 횡방향으로 힘이 가해지는 경우, 이동제한부는 각 관절의 X축방향으로 가해지는 힘을 지탱하여 각 관절의 위치이탈을 방지하고, 관절보강부(600)는 Y축방향으로 가해지는 힘을 지탱하여 각 관절의 위치이탈을 방지한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, X축은 제1관절(10) 및 제2관절(20)의 길이방향에 수직하고 대향면(211)에 수직한 방향으로 형성되고, Y축은 제1관절(10) 및 제2관절(20)의 길이방향과 Y축에 수직한 방향으로 형성된다.That is, the surface of the joint reinforcing part 600 rubs against the surface of each hollow part when a torsional moment is applied to the first joint 10 or the first joint 20, thereby preventing the alignment of each joint from being deviated. In addition, when a force is applied to the first joint 10 or the second joint 20 in the transverse direction, the movement restricting portion supports the force applied in the X-axis direction of each joint, The joint reinforcing part (600) supports the force applied in the Y axis direction to prevent the displacement of each joint. 2, the X-axis is formed perpendicular to the longitudinal direction of the first joint 10 and the second joint 20 and perpendicular to the opposing surface 211, and the Y-axis is formed at the first joint 10 and the second joint 20 and in the direction perpendicular to the Y-axis.

관절보강부(600)는 각 관절이 회전을 하는 경우 이에 따라 벤딩이 되어야 하고 그 단면상 일부는 압축되고 일부는 신장이 되는 유연한 재질로 형성된다. 또한, 각 관절의 회전을 원활하게 하기 위해 벤딩 후 원래의 형상으로 회복되는 탄성력을 가지는 재료를 사용하는 것이 적절하다. 전술한 조건을 만족하는 관절보강부(600)의 재질로 예를 들어 고무, 탄성력을 갖는 합성수지 등을 사용할 수 있다.The joint reinforcing part 600 is formed of a flexible material that should be bent when each joint rotates, and a part of the joint is compressed and a part of the joint is expanded. In order to smooth the rotation of each joint, it is appropriate to use a material having an elastic force that is restored to its original shape after bending. As the material of the joint reinforcing part 600 satisfying the above-mentioned conditions, for example, rubber, synthetic resin having elasticity, or the like can be used.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관절장치에 사용되는 관절보강부(600)의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of a joint reinforcing part 600 used in a joint device according to an embodiment of the present invention.

관절보강부(600)는 재작의 용이성과 관절장치의 원활한 작동을 고려하면 단면의 외형을 원형으로 형성하는 것이 적절하다. 이때, 관절장치의 원활한 작동을 고려하면 각 관절에 형성되는 중공부는 관절보강부(600)의 외형에 추종하도록 단면을 원형으로 형성하는 것이 적절하다.Considering the ease of rework and the smooth operation of the joint apparatus, it is appropriate to form the external shape of the cross section in a circular shape. At this time, considering the smooth operation of the joint device, it is appropriate that the hollow portion formed in each joint is formed in a circular shape in cross section so as to follow the contour of the joint reinforcing part 600. [

관절보강부(600)는 내부에 길이방향으로 중공채널(610)이 형성되는 원형관으로 구비될 수도 있다. 관절보강부(600)에 중공채널(610)이 형성되면, 관절보강부(600)가 벤딩되는 경우 중공채널(610)이 없는 것과 비교하여 작은 벤딩모멘트가 필요하므로 에너지 효율이 높아지는 이점이 있다. 관절보강부내면(630)과 관절보강부외면(620)간 두께는 관절보강부(600)의 재질, 필요한 기계적 강도, 생검채널에 삽입되는 의료용 또는 산업용 장비의 크기 등을 고려하여 적절한 크기로 형성할 수 있다.The joint reinforcing part 600 may be a circular tube having a hollow channel 610 formed therein in the longitudinal direction. When the hollow channel 610 is formed in the joint reinforcing part 600, the bending moment of the joint reinforcing part 600 is smaller than that of the hollow channel 610, which is advantageous in that energy efficiency is increased. The thickness between the inner surface 630 of the joint reinforcing portion 620 and the outer surface 620 of the joint reinforcing portion is appropriately formed considering the material of the joint reinforcing portion 600, the mechanical strength required, the size of the medical or industrial equipment inserted into the biopsy channel, .

또한, 중공채널(610)은 의료용 생검채널(Biopsy Channel), 산업용 관측채널 등으로 사용될 수 있다.In addition, the hollow channel 610 may be used as a medical biopsy channel, an industrial observation channel, or the like.

중공채널(610)이 생검채널로 사용될 경우 중공채널(610) 내부로 내시경을 삽입하여 질환부위를 관찰하거나, 수술장비를 삽입하여 질환부위를 수술할 수 있다. 중공채널(610)이 관측채널로 사용될 경우 작업자가 접근하기 어려운 위치에 관절장치를 구비한 로봇암을 사용하여 관측위치에 접근하고, 관측채널을 통해 관측장비를 삽입하여 필요한 관측을 하거나, 작업장비를 삽입하여 필요한 작업을 수행할 수 있다.When the hollow channel 610 is used as a biopsy channel, an endoscope can be inserted into the hollow channel 610 to observe a disease site, or insert a surgical instrument to perform a surgery on a diseased site. When the hollow channel 610 is used as an observation channel, a robot arm having a joint device is used to approach the observation position at a position difficult to access by an operator. The observation device is inserted through the observation channel to perform necessary observation, Can be inserted to perform necessary operations.

관절보강부(600)의 외경의 크기는 각 관절 몸체의 중공부에 꽉 끼도록 설계될 수도 있고, 각 관절 몸체의 중공부 직경과 일정한 간격이 형성되도록 설계될 수도 있다.The size of the outer diameter of the joint reinforcing part 600 may be designed so as to be tightly fitted to the hollow part of each joint body or may be designed to have a constant gap with the diameter of the hollow part of each joint body.

관절보강부(600)의 외경이 몸체의 중공부에 꽉 끼도록 설계되는 경우 관절보강부외면(620)과 몸체의 중공부 표면간 마찰력이 증대되어 관절보강부(600)가 각 관절과 강하게 밀착하여 비틀림 또는 횡방향으로 가해지는 힘을 지탱하여 각 관절의 위치이탈을 효율적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.When the outer diameter of the joint reinforcing portion 600 is designed to be tightly fitted to the hollow portion of the body, the frictional force between the outer surface of the joint reinforcing portion 620 and the hollow portion of the body is increased so that the joint reinforcing portion 600 strongly tightens So that it is possible to effectively prevent the displacement of each joint by supporting the torsion or the force applied in the lateral direction.

관절보강부(600)의 외경이 몸체의 중공부 직경과 일정한 간격이 형성되도록 설계되는 경우 관절보강부외면(620)과 몸체의 중공부 표면간 마찰력이 감소하여 관절장치의 원활한 작동이 가능하고, 관절작동에 필요한 에너지 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.The frictional force between the outer surface 620 of the joint reinforcing portion and the surface of the hollow portion of the body is reduced when the outer diameter of the joint reinforcing portion 600 is designed to be constantly spaced from the diameter of the hollow portion of the body, There is an advantage that the energy consumption required for the joint operation can be reduced.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관절장치의 작동모습을 나타낸 측면도이다.6 is a side view showing an operation of a joint device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 관절장치는, 제1관절(10)과 제2관절(20)이 교대로 연결되어 정렬되고 접촉부재(200)와 제2접촉부재(400)에 의해 서로 연결되고, 접촉부재(200)와 제2접촉부재(400) 상호간 슬라이딩 및 구름접촉을 하고, 가이드와이어(W)에 의해 작동범위, 위치 등이 조절된다. 이때, 관절보강부(600)는 제1관절(10과 제2관절(20)의 중공부를 관통하여 삽입되어 관절의 회전에 따라 벤딩되면서 전술한 바와같이 각 관절이 받는 비틀림 모멘트 또는 횡방향의 힘을 지탱하여 관절의 이탈을 방지하는 역할을 한다.The joint apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that the first joint 10 and the second joint 20 are alternately connected and aligned and are connected to each other by the contact member 200 and the second contact member 400 The sliding contact and the rolling contact between the contact member 200 and the second contact member 400 are performed, and the operation range, position, and the like are adjusted by the guide wire W. At this time, the joint reinforcing part 600 is inserted through the hollow part of the first joint 10 and the second joint 20, and is bent according to the rotation of the joint, so that the torsional moment or the lateral force To prevent dislocation of joints.

다만, 도 6에서는 명확한 설명을 위해 제1관절(10)의 양측에 제2관절(20)이 연결된 상태를 도시하였다.In FIG. 6, the second joints 20 are connected to both sides of the first joint 10 for clarity.

또한, 제2접촉부재(400)는 제2관절(20)의 양단에 각각 한 쌍으로 마련되지만, 양단에서 서로 교차하는 위치에 마련된다. 따라서, 제2관절(20)의 양측에 각각 제1관절(10)이 결합되는 경우 제2관절(20)의 양단에 제2접촉부재(400)가 서로 교차하도록 마련되므로, 제1관절(10)과 제2관절(20)이 연속적으로 결합되는 관절장치는 X축과 Y축을 동시에 이동할 수 있는 2차원적 운동이 가능하다.The second contact members 400 are provided at both ends of the second joint 20 in pairs, but are provided at positions crossing each other at both ends. Therefore, when the first joint 10 is coupled to both sides of the second joint 20, the second contact members 400 cross each other at both ends of the second joint 20 so that the first joint 10 ) And the second joint 20 are continuously connected to each other, a two-dimensional motion capable of simultaneously moving the X-axis and the Y-axis is possible.

본 발명의 실시예와 관련하여 상기와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이 외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.While only a few are described above in connection with the embodiments of the present invention, various other forms of implementation are possible. The technical contents of the embodiments described above may be combined in various forms other than the mutually incompatible technologies, and may be implemented in a new embodiment through the same.

10: 제1관절 400: 제2접촉부재
20: 제2관절 410: 제2대향면
100: 몸체 420: 제2롤링접촉부
110: 와이어홀 500: 제2와이어홀
200: 접촉부재 600: 관절보강부
210: 이동제한부 610: 중공채널
211: 대향면 620: 관절보강부외면
220: 롤링접촉부 630: 관절보강부내면
221: 롤링접촉면 W: 가이드와이어10: first joint 400: second contact member
20: second joint 410: second opposing face
100: Body 420: Second rolling contact
110: wire hole 500: second wire hole
200: contact member 600: joint reinforcing part
210: movement restricting portion 610: hollow channel
211: facing surface 620: joint reinforcing portion outer surface
220: rolling contact portion 630: inner surface of the joint reinforcing portion
221: rolling contact surface W: guide wire

Claims (12)

축방향으로 다수로 배치되고 각각 축방향으로 중공부가 형성되는 원통형의 몸체, 상기 각각의 몸체 축방향 양단에서 상기 몸체의 축방향으로 각각 한 쌍씩 돌출형성되고 서로 인접하는 것끼리 상호 접촉하여 상기 다수의 몸체들을 일정간격으로 정렬시키는 접촉부재를 포함하는 다수개의 관절; 및
상기 다수의 몸체 각각에 형성되는 각각의 중공부를 관통하여 설치되어 상기 각각의 관절의 정렬을 유지하는 관절보강부
를 포함하는 관절장치.A cylindrical body having a plurality of axially arranged axial portions and hollow portions formed in the axial direction, a pair of protruding portions formed at both axial ends of the body in the axial direction of the body and adjacent to each other, A plurality of joints including contact members for aligning the bodies at regular intervals; And
A joint reinforcing portion provided to penetrate each of the hollow portions formed in each of the plurality of bodies to maintain alignment of the respective joints,
. 제1항에 있어서,
상기 관절보강부는,
길이방향으로 중공채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 관절장치.The method according to claim 1,
Wherein the joint reinforcing portion comprises:
And a hollow channel is formed in the longitudinal direction. 제1항에 있어서,
상기 관절보강부는,
압축 또는 신장이 가능한 유연한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 관절장치.The method according to claim 1,
Wherein the joint reinforcing portion comprises:
Characterized in that it is formed of a flexible material capable of being compressed or stretched. 제1항에 있어서,
상기 몸체의 중공부 직경과 상기 관절보강부의 외경 간 소정 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 관절장치.The method according to claim 1,
Wherein a predetermined distance is formed between a diameter of the hollow portion of the body and an outer diameter of the joint reinforcing portion. 제1항에 있어서,
상기 접촉부재는,
상기 관절이 인접하는 타 관절에 대해 회전시 상기 타 관절의 상기 접촉부재와 접촉하여 롤링되는 롤링접촉부와,
상기 롤링접촉부의 일부에서 상기 몸체의 축방향으로 돌출형성되고 상기 타 관절의 상기 접촉부재와 상기 관절의 횡방향으로 면접촉하여 상기 관절의 횡방향 이동을 제한하거나 또는 비틀림에 의한 상기 관절의 위치이탈을 방지하는 이동제한부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절장치.The method according to claim 1,
The contact member
A rolling contact portion in contact with the contact member of the other joint when the joint is rotated with respect to the other joint adjacent to the joint,
The rolling contact portion is protruded in the axial direction of the body and is in surface contact with the contact member of the other joint in the lateral direction of the joint so as to restrict the lateral movement of the joint, A movement restricting portion
Wherein the first and second joints are spaced apart from each other. 제5항에 있어서,
상기 이동제한부는 상기 관절의 길이방향과 수직하고 상기 이동제한부가 상기 타 관절의 상기 접촉부재와 면접촉하는 부위인 대향면에 수직한 방향인 X축방향 이동을 제한하고, 상기 관절보강부는 상기 관절의 길이방향 및 상기 X축방향에 수직한 Y축방향 이동을 제한하여 상기 관절의 위치이탈을 방지하는 것을 특징으로 하는 관절장치.6. The method of claim 5,
Wherein the movement restricting portion restricts the movement in the X-axis direction perpendicular to the longitudinal direction of the joint and perpendicular to the opposing surface, the movement restricting portion being a surface-contacting portion of the contact member of the other joint, Axis direction and the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction to prevent displacement of the joint. 제5항에 있어서,
상기 이동제한부 및 롤링접촉부는 상호간 단차를 두고 형성되고, 상기 이동제한부는 상기 롤링접촉부보다 상기몸체에 대하여 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 관절장치.6. The method of claim 5,
Wherein the movement restricting portion and the rolling contact portion are formed with a stepped portion and the movement restricting portion is positioned inside the rolling contact portion with respect to the body. 제1항에 있어서,
상기 몸체의 축방향으로 상기 몸체 양단을 관통하는 와이어홀이 형성되고, 상기 와이어홀에 삽입되어 소정간격 왕복운동 함으로써 상기 다수개의 관절을 회전시키는 가이드와이어가 구비되는 것을 특징으로 하는 관절장치.The method according to claim 1,
Wherein a wire hole is formed through both ends of the body in an axial direction of the body and a guide wire inserted into the wire hole and reciprocating at predetermined intervals to rotate the plurality of joints. 길이방향으로 양단에 각각 돌출형성되고 횡방향으로 가장자리부위에 한 쌍으로 형성되는 제1롤링접촉부를 포함하고, 중앙부에 길이방향으로 제1중공부가 형성되는 제1관절;
길이방향으로 양단에 각각 돌출형성되고 횡방향으로 가장자리부위에 한 쌍으로 형성되어 상기 제1롤링접촉부와 롤링접촉하는 제2롤링접촉부를 포함하고, 중앙부에 길이방향으로 제2중공부가 형성되는 제2관절; 및
상기 제1중공부와 상기 제2중공부를 관통하여 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 길이방향으로 설치되어 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 횡방향 이동 또는 비틀림에 의한 위치이탈을 제한하는 관절보강부
를 포함하는 관절장치.A first joint including a first rolling contact portion protruding from both ends in a longitudinal direction and formed in a pair in a transverse direction at an edge portion, and having a first hollow portion formed in a longitudinal direction at a central portion thereof;
And a second rolling contact portion protruding from both ends in the longitudinal direction and formed in a pair in the transverse direction at the edge portions and rolling contact with the first rolling contact portion and having a second hollow portion formed at the center portion in the longitudinal direction, joint; And
A first hollow portion and a second hollow portion which are provided in the longitudinal direction of the first joint and the second joint to restrict displacement of the first joint and the second joint due to lateral movement or torsion Joint reinforcement
. 제9항에 있어서,
상기 제1관절은 길이방향으로 돌출형성되어 상기 제2롤링접촉부의 횡방향이동에 대향하는 제1접촉부재를 포함하고,
상기 제1접촉부재 및 상기 관절보강부는 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 횡향으로 가해지는 힘을 지탱하여 상기 제1관절 및 상기 제2관절의 위치이탈을 방지하는 것을 특징으로 하는 관절장치.10. The method of claim 9,
The first joint includes a first contact member protruding in the longitudinal direction and opposed to the lateral movement of the second rolling contact,
Wherein the first contact member and the joint reinforcing portion support a force applied in the lateral direction of the first joint and the second joint to prevent displacement of the first joint and the second joint. 제9항에 있어서,
상기 관절보강부는,
벤딩이 가능하고 벤딩 후 원상태로 회복이 가능한 탄성력을 가진 유연한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 관절장치.10. The method of claim 9,
Wherein the joint reinforcing portion comprises:
And is formed of a flexible material having elasticity capable of being bent and recovering to its original shape after bending. 제9항에 있어서,
상기 제1관절에는 축방향으로 다수개의 제1와이어홀이 형성되고,
상기 제2관절에는 상기 제1와이어홀에 대응하는 다수개의 제2와이어홀이 형성되며,
상기 제1와이어홀 및 상기 제2와이어홀에 삽입되어 상기 제1관절 또는 상기 제2관절의 회전을 조절하기 위한 다수의 가이드와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절장치.10. The method of claim 9,
A plurality of first wire holes are formed in the first joint in the axial direction,
A plurality of second wire holes corresponding to the first wire holes are formed in the second joint,
And a plurality of guide wires inserted into the first wire holes and the second wire holes to adjust rotation of the first joints or the second joints.
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