KR101859063B1

KR101859063B1 - 의지 내에 장착되는 선형 구동 시스템

Info

Publication number: KR101859063B1
Application number: KR1020160121341A
Authority: KR
Inventors: 런-렁 왕
Original assignee: 하이윈 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2018-05-17
Also published as: KR20180032314A

Abstract

선형 구동 시스템에 있어서, 고정 프레임, 동력원, 너트, 스크류 제한기 및 스크류를 포함하고, 동력원은 고정 프레임에 설치되고, 너트는 고정 프레임에 설치되어 동력원에 연결됨으로써, 너트가 동력원에 의해 구동되어 제자리 회전하도록 하고, 스크류 제한기는 고정 프레임에 설치된 제한 슬라이딩 레일과 제한 슬라이딩 레일에 위치이동 가능하게 설치된 제한 슬라이더를 포함함으로써, 너트가 스크류 제한기의 제한을 받으면서 너트의 제자리 회전에 의해 너트의 축 방향을 따라 왕복 위치 이동할 수 있도록 하고, 이와 같이 너트를 응용하여 스크류를 구동시킬 경우, 선형 구동 시스템이 차지하는 의지 내부의 수용 공간을 줄이는 효과에 도달할 수 있다.

Description

의지 내에 장착되는 선형 구동 시스템{IN-PROSTHESIS LINEAR DRIVE SYSTEM}

본 발명은 선형 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 의지 내부의 수용 공간을 감소시키는 선형 구동 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 의지 장치(prosthesis) 중의 볼 스크류와 같은 선형 구동 시스템은 모두 모터, 감속기 등 동력원으로 스크류를 구동하여 회전시키고, 스크류에 의해 너트를 구동시켜 스크류를 따라 왕복 위치 이동시키고, 너트에 의해 너트 상에 장착된 구조를 전진 또는 후진시킨다. 그러나, 동력원으로 스크류를 구동시키고 스크류에 의해 너트를 구동시키는 방식은 동력원이 스크류의 양단부에만 장착되도록 제한하고 있어, 의지 내의 선형 구동 시스템 위치의 설계 유연성을 감소시키고, 더구나 너트의 스트로크를 고려할 때, 동력원은 또한 너트가 방해받지 않고 이동할 수 있도록 공간을 내주어야 하므로, 의지 내에 선형 구동 시스템을 장착하는 공간을 효과적으로 감소시킬 수 없어 의지의 부피가 커진다.

예를 들면, 일반적인 볼 스크류는 스크류의 길이가 너트에 비해 길다. 상술한 동력원으로 스크류를 구동하여 회전시키는 방식으로 너트를 구동시키는 것은 2가지 경우가 있다. 예컨대 미국 등록공고 제8,231,687호, 미국 등록공고 제8,287,477호에서는, 모터가 스크류의 상대적 단부에 연결되어 선형 드라이버의 전체 길이가 스크류의 길이보다 길어지게 하므로, 의지 내부 공간이 반드시 스크류 길이보다 길어야만 선형 드라이버를 수용할 수 있다. 또 예들 들면, 미국 등록공고 제8,500,823호에서, 모터는 너트의 이동을 방해하지 않도록 해야 하고 또한 선형 드라이버를 수용해야 하므로, 선형 드라이버의 모터는 너트가 스크류를 따라 이동하는 공간 이외의 곳에 설치되어야 하고, 이로 인해 의지 내부 공간 폭은 반드시 모터에 너트를 더한 폭의 총 합보다 커야 하므로, 마찬가지로 의지 내에 선형의 구동 시스템을 장착하는 공간을 효과적으로 감소시킬 수 없게 된다.

본 발명의 주요 목적은 설계 유연성을 증가시키고 의지 내부의 수용 공간을 감소시킬 수 있는, 의지 내에 장착되는 선형 구동 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적에 도달하기 위하여, 본 발명의 선형 구동 시스템은 고정 프레임, 동력원, 너트, 스크류 제한기 및 스크류를 포함한다. 상기 동력원은 상기 고정 프레임에 설치되어 동력을 제공하고, 상기 너트는 상기 고정 프레임 내에 제자리 회전 가능하게 설치되어 상기 동력원에 연결됨으로써, 상기 너트가 상기 동력원에 의해 구동되어 제자리 회전할 수 있도록 하고, 상기 스크류 제한기는 제한 슬라이딩 레일과 제한 슬라이더를 포함하고, 상기 제한 슬라이딩 레일은 상기 고정 프레임에 설치되고, 또한, 상기 제한 슬라이딩 레일의 연신 방향은 상기 너트의 축 방향과 평행하고, 상기 제한 슬라이더는 상기 제한 슬라이딩 레일에 위치 이동 가능하게 설치되고, 상기 스크류는 상기 너트에 나사 결합되고, 또한 상기 스크류의 일단은 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이더에 연결되어, 상기 스크류가 상기 너트 회전 시 상기 스크류 제한기에 의해 제한되면서 상기 너트의 축 방향을 따라 왕복 위치 이동하도록 한다.

따라서, 본 발명의 선형 구동 시스템은 주로 상기 너트에 동력을 인가하고, 상기 너트에 의해 상기 스크류를 구동시켜 상기 스크류가 이와 결합된 부품을 구동시켜 상기 스크류의 축 방향을 따라 왕복 위치 이동하도록 하므로, 상기 너트는 위치 면에서 상기 스크류의 모든 위치에 선택적으로 장착될 수 있고 제한을 받지 않으며, 추가적으로 상기 너트의 이동에 맞춰 공간을 내줄 필요가 없으므로 의지 내의 수용 공간을 감소시킬 수 있다.

더 바람직하게는, 본 발명의 선형 구동 시스템은 전동 슬라이딩 레일 장착 시트, 전동 슬라이딩 레일, 전동 슬라이더 및 도킹 시트를 더 포함하고, 상기 전동 슬라이딩 레일 장착 시트는 상기 고정 프레임에 설치되고, 상기 전동 슬라이딩 레일은 상기 전동 슬라이딩 레일 장착 시트에 설치되고 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이딩 레일의 측변에 위치하고, 상기 전동 슬라이딩 레일의 연신 방향은 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이딩 레일의 연신 방향과 평행하고, 상기 전동 슬라이더는 상기 전동 슬라이딩 레일에 위치 이동 가능하게 설치되고, 상기 도킹 시트는 상기 전동 슬라이더에 설치되어 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이더에 연결됨으로써, 상기 도킹 시트가 상기 제한 슬라이더를 통해 상기 스크류와 동기화 위치 이동이 가능하도록 한다. 따라서, 상기 선형 구동 시스템은 상기 도킹 시트를 이용하여 서로 다른 장착 방식으로 기타 부품과 결합될 수 있고, 탄성 완충 부재에 의해 상기 도킹 시트에 동작 시의 완충력을 제공할 수 있고, 동시에 위치 센서를 더 결합하여 상기 도킹 시트의 위치를 바로 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 외관 사시도다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 외관 사시도다.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 외관 사시도다.
도 4는 본 발명의 실시예 3의 다른 시각에서의 외관 사시도다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1의 선형 구동 시스템(10)은 고정 프레임(20), 동력원(30), 너트(40), 스크류 제한기(50) 및 스크류(60)를 포함한다.

고정 프레임(20)은 제1 단부 시트(21), 제2 단부 시트(22) 및 제1 단부 시트(21)와 제2 단부 시트(22)를 연결하는 연결 시트(23)를 포함한다.

동력원(30)은 모터(31), 제1 벨트풀리(32), 제2 벨트풀리(33) 및 전동 벨트(34)를 포함한다. 모터(31)는 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21)의 외주면에 설치되어 동력을 제공하고, 제1 벨트풀리(32)는 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21)의 외주면에 회전 가능하게 설치되어 모터에 연결되고, 제2 벨트풀리(33)는 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21)의 외부 단면에 회전 가능하게 설치되고, 전동 벨트(34)는 제1 벨트풀리(32), 제2 벨트풀리(33)를 감싸면서 설치된다. 이에 따라, 모터(31)가 가동되면, 제1 벨트풀리(32)는 모터(31)에 의해 구동되어 회전하고, 이어서 제1 벨트풀리(32)는 전동 벨트(34)를 통해 제2 벨트풀리(33)를 구동시켜 함께 회전시킨다.

너트(40)는 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21) 내부에 설치되어 동력원(30)의 제2 벨트풀리(33)에 의해 끼움 연결됨으로써, 너트(40)가 동력원(30)의 제2 벨트풀리(33)의 구동을 받아 제자리 회전하도록 한다.

스크류 제한기(50)는 제한 슬라이딩 레일(51) 및 제한 슬라이더(52)를 포함한다. 제한 슬라이딩 레일(51)은 고정 프레임(20)의 연결 시트(23)에 고정 설치되고, 또한 제한 슬라이딩 레일(51)의 연신 방향은 너트(40)의 축 방향과 평행하고, 제한 슬라이더(52)는 제한 슬라이딩 레일(51)에 위치 이동 가능하게 설치된다.

스크류(60)는 너트(40)에 나사 결합되고, 또한 스크류(60)의 일단은 종동(從動) 부품(미도시)이 결합되고, 스크류(60)의 타단은 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21)를 관통하여 스크류 제한기(50)의 제한 슬라이더(52)에 연결됨으로써, 스크류(60)가 너트(40) 회전 시 스크류 제한기(50)에 의해 제한되어 너트(40)의 축 방향을 따라 왕복 위치 이동하도록 한다.

상술한 내용을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 선형 구동 시스템(10)은 아래와 같은 장점이 있다.

1. 본 발명에서, 동력원(30)은 주로 너트(40)에 동력을 인가하고, 너트(40)에 의해 스크류(60)를 구동시켜, 스크류(60)가 이와 결합된 종동 부품을 구동시켜 너트(40)의 축 방향을 따라 왕복 위치 이동하도록 하므로, 너트(40)는 위치 면에서 스크류(60) 상의 모든 위치에 선택적으로 장착될 수 있으며 제한을 받지 않는다. 또한, 동력원(30)은 너트(40)를 피하지 않아도 되므로, 동력원(30)과 너트(40)의 어긋남(錯位)을 통해, 의지(義肢)의 수용 공간이 동력원(30)에 너트(40)를 더한 폭의 합보다 작을 수 있도록 하고, 또한 의지의 설계 유연성을 증가시킨다.

2. 종래 기술에서, 종동 부품은 반드시 너트와 함께 설치되어야 하므로, 사용 공간을 효과적으로 감소시킬 수 없었다. 본 발명에서, 종동 부품은 스크류(60)에 설치되는 것이지 너트(40)에 장착되는 것이 아니므로, 너트(40)의 위치에 맞출 필요가 없어, 전체 부피를 감소시킴으로써 사용 공간을 줄이는 효과에 도달할 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 2는 2개의 대향하는 전동 슬라이딩 레일 장착 시트(70), 2개의 대향하는 전동 슬라이딩 레일(71), 2개의 대향하는 전동 슬라이더(72) 및 도킹 시트(73)를 더 포함한다.

전동 슬라이딩 레일 장착 시트(70)의 양단은 각각 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21), 제2 단부 시트(22)에 연결된다.

전동 슬라이딩 레일(71)은 전동 슬라이딩 레일 장착 시트(70)의 외측면에 설치되고 스크류 제한기(50)의 제한 슬라이딩 레일(51)의 두 상대적 측변에 위치하고, 전동 슬라이딩 레일(71)과 스크류 제한기(50)의 제한 슬라이딩 레일(51) 사이는 스크류를 중심으로 90도를 이루면서 배치되고, 또한 전동 슬라이딩 레일(71)의 연신 방향은 스크류 제한기(50)의 제한 슬라이딩 레일(51)의 연신 방향과 평행된다.

전동 슬라이더(72)는 전동 슬라이딩 레일(71)에 위치 이동 가능하게 설치되고 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21)와 제2 단부 시트(22) 사이에 위치한다.

도킹 시트(73)는 전동 슬라이더(72)에 설치되어 스크류 제한기(50)의 제한 슬라이더(52)에 연결됨으로써, 도킹 시트(73)가 제한 슬라이더(52)를 통해 스크류(60)와 동기화하여 위치 이동하도록 한다.

상술한 내용을 통해 알 수 있듯이, 본 실시예의 선형 구동 시스템(12)은 주로 도킹 시트(73)를 이용하여 종동 부품을 결합시키는 것이고, 전체 구조가 상술한 실시예에 비해 더 안정적인 것 외에도, 실제 필요에 따라 사용 방법을 다르게 할 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고정 프레임(20)은 4개의 스프링 고정 기둥(24)을 포함하고，상기 4개의 스프링 고정 기둥(24)은 도킹 시트(73)의 4개의 모서리를 통과하여 각각 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21), 제2 단부 시트(22)에 연결되고, 각각의 스프링 고정 기둥(24)은 하나의 탄성 완충 부재(74)가 끼움 설치되고, 그 중 두 개의 탄성 완충 부재(74)는 고정 프레임(20)의 제1 단부 시트(21)와 도킹 시트(73) 사이에 접촉되고, 또한 두 개의 탄성 완충 부재(74)는 고정 프레임(20)의 제2 단부 시트(22)와 도킹 시트(73) 사이에 접촉된다. 이에 따라, 도킹 시트(73)가 위치 이동하는 과정에서 탄성 완충 부재(74)를 이용하여 완충효과를 얻어, 도킹 시트(73)가 작동 안정성을 높일 수 있게 한다. 또한, 도킹 시트(73)는 위치 센서(75)를 결합하여 사용할 수 있고, 도킹 시트(73)의 위치 이동 과정에서 위치 센서(75)를 통해 도킹 시트(73)의 위치를 바로 감지하여, 감지 결과에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

결론적으로, 본 발명은 주로 너트(40)에 의해 스크류(60)를 구동하여 위치 이동시키므로, 설계 유연성을 증가시키고 사용 공간을 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 힘에 저항하는 능력을 향상시킬 수 있고, 또한 도킹 시트(73)를 더 결합하여 사용함으로써, 본 발명이 상이한 방법으로 조작될 수 있게 하여, 본 발명의 목적에 도달한다.

10: 선형 구동 시스템 20: 고정 프레임
21: 제1 단부 시트 22: 제2 단부 시트
23: 연결 시트 24: 스프링 고정 기둥
30: 동력원 31: 모터
32: 제1 벨트풀리 33: 제2 벨트풀리
34: 전동 벨트 40: 너트
50: 스크류 제한기 51: 제한 슬라이딩 레일
52: 제한 슬라이더 60: 스크류
70: 전동 슬라이딩 레일 장착 시트 71: 전동 슬라이딩 레일
72: 전동 슬라이더 73: 도킹 시트
74: 탄성 완충 부재 75: 위치 센서

Claims

고정 프레임;
상기 고정 프레임에 설치된 동력원;
상기 고정 프레임에 제자리 회전 가능하게 설치되고 또한 상기 동력원에 연결됨으로써, 상기 동력원의 구동에 의해 제자리 회전이 가능한 너트;
제한 슬라이딩 레일과 제한 슬라이더를 포함하되, 상기 제한 슬라이딩 레일은 상기 고정 프레임에 설치되고, 상기 제한 슬라이딩 레일의 연신 방향은 상기 너트의 축 방향과 평행하고, 상기 제한 슬라이더는 상기 제한 슬라이딩 레일에 위치 이동 가능하게 설치되는 스크류 제한기; 및
상기 너트에 나사 결합되고, 일단은 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이더에 연결되어, 상기 너트의 회전에 의해 상기 너트의 축 방향을 따라 왕복 이동 가능한 스크류;
를 포함하는 선형 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 고정 프레임은 제1 단부 시트, 제2 단부 시트, 및 상기 제1 단부 시트와 상기 제2 단부 시트를 연결하는 연결 시트를 포함하고, 상기 동력원은 상기 제1 단부 시트의 외주면에 설치되고, 상기 너트는 상기 제1 단부 시트의 내부에 설치되고, 상기 제한 슬라이딩 레일은 상기 연결 시트에 설치되는, 선형 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 동력원은 모터, 제1 벨트풀리, 제2 벨트풀리 및 전동 벨트를 포함하고, 상기 모터는 상기 고정 프레임의 제1 단부 시트의 외주면에 설치되고, 상기 제1 벨트풀리는 상기 고정 프레임의 제1 단부 시트의 외주면에 회전 가능하게 설치되어 상기 모터에 연결되고, 상기 제2 벨트풀리는 상기 고정 프레임의 제1 단부 시트의 외부 단면에 회전 가능하게 설치되어 상기 너트에 끼움 설치되고, 상기 전동 벨트는 상기 제1 벨트풀리, 상기 제2 벨트풀리를 감싸면서 설치되는, 선형 구동 시스템.
제1항에 있어서,
전동 슬라이딩 레일 장착 시트, 전동 슬라이딩 레일, 전동 슬라이더 및 도킹 시트를 더 포함하고,
상기 전동 슬라이딩 레일 장착 시트는 상기 고정 프레임에 설치되고, 상기 전동 슬라이딩 레일은 상기 전동 슬라이딩 레일 장착 시트에 설치되고 또한 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이딩 레일의 측변에 위치하고, 상기 전동 슬라이딩 레일의 연신 방향은 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이딩 레일의 연신 방향과 평행하고, 상기 전동 슬라이더는 상기 전동 슬라이딩 레일에 위치 이동 가능하게 설치되고, 상기 도킹 시트는 상기 전동 슬라이더에 설치되어 상기 스크류 제한기의 제한 슬라이더에 연결됨으로써, 상기 도킹 시트가 상기 제한 슬라이더를 통해 상기 스크류와 동기화하여 위치 이동이 가능하도록 하는,
선형 구동 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제한 슬라이딩 레일과 상기 전동 슬라이딩 레일 사이는 상기 스크류를 중심으로 90도를 이루면서 배치되는, 선형 구동 시스템.
제4항에 있어서,
상기 고정 프레임과 상기 도킹 시트 사이에 설치되는 적어도 하나의 탄성 완충 부재를 더 포함하는, 선형 구동 시스템.
제6항에 있어서,
상기 고정 프레임은 제1 단부 시트, 제2 단부 시트, 및 상기 제1 단부 시트와 상기 제2 단부 시트를 연결하는 연결 시트를 포함하고, 상기 동력원은 상기 제1 단부 시트의 외주면에 설치되고, 상기 너트는 상기 제1 단부 시트의 내부에 설치되고, 상기 제한 슬라이딩 레일은 상기 연결 시트에 설치되고, 상기 전동 슬라이딩 레일 장착 시트의 양단은 각각 상기 제1 단부 시트, 상기 제2 단부 시트에 연결되고, 상기 도킹 시트는 상기 제1 단부 시트와 상기 제2 단부 시트 사이에 위치하고, 상기 탄성 완충 부재의 수량은 적어도 2개이고, 상기 탄성 완충 부재는 상기 고정 프레임의 제1 단부 시트와 상기 도킹 시트 사이에 설치되고, 다른 하나의 상기 탄성 완충 부재는 상기 고정 프레임의 제2 단부 시트와 상기 도킹 시트 사이에 설치되는, 선형 구동 시스템.
제4항에 있어서,
상기 도킹 시트에 설치되어 상기 도킹 시트의 위치를 검출하는 위치 센서를 더 포함하는, 선형 구동 시스템.