KR101915394B1 - 회전체 브레이크 장치 및 이를 갖는 로봇 암 - Google Patents

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KR101915394B1
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송재복
이원범
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고려대학교 산학협력단
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치는, 회전하는 회전체에 제동력을 제공하기 위한 회전체 브레이크 장치에 있어서, 회전체와 회전 중심축을 공유하여 함께 회전할 수 있도록 회전체에 결합되는 회전 지지체와, 회전 지지체에 회전 가능하게 지지되고 회전 지지체의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 돌출되는 걸림돌기를 구비하는 걸림부재와, 걸림돌기와 접촉하여 회전 지지체의 회전을 구속할 수 있도록 회전 지지체의 외부에 가동 가능하게 배치되는 스토퍼와, 스토퍼를 걸림돌기의 가동 반경 내외로 가동시킬 수 있도록 스토퍼에 이동력을 제공하는 스토퍼 가동부와, 걸림돌기와 스토퍼 간의 충돌에 의한 충격을 완충할 수 있도록 회전 지지체에 설치되어 걸림부재를 탄력적으로 지지하는 완충 스프링을 포함한다.

Description

회전체 브레이크 장치 및 이를 갖는 로봇 암{BRAKE DEVICE FOR ROTARY BODY AND ROBOT ARM HAVING THE SAME}
본 발명은 회전체 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전체에 대한 신뢰성 높은 제동 성능을 발휘할 수 있는 회전체 브레이크 장치 및 이를 갖는 로봇 암에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 구동축에 체결되어 회전하는 회전체를 제동하는 방법으로 전자 클러치 브레이크 장치를 이용한 방법이 주로 이용되고 있다.
전자 클러치 브레이크 장치는 브레이크 패드를 이용하여 회전체에 대한 제동 동작을 수행한다. 즉, 제동 동작이 필요한 회전체에 브레이크 패드를 기계적으로 접촉시키고, 이때 발생하는 마찰력을 이용하여 회전체를 정지시킨다. 브레이크 패드와 회전체 사이의 마찰력은 전자 클러치와 스프링으로 조절한다.
이러한 브레이크 패드를 이용하는 브레이크 장치는 제동을 수행하는 과정에서 회전체와 브레이크 패드 간의 슬립 현상이 발생하게 된다. 따라서 이러한 브레이크 장치는 회전체의 가감속을 제어하는 용도로는 적합하지만, 로봇 암의 회전 관절 등 비교적 정확한 제동이 필요한 부분에 사용하기에는 부족하다.
또한 마찰 방식의 브레이크 장치는 회전체와 브레이크 패드 간의 면접촉에 의한 마찰력을 이용하기 때문에, 충분한 마찰력을 확보하기 위해서는 회전체의 크기에 따라 브레이크 패드의 크기 또한 증가이드 부시켜 주어야 한다. 따라서 부피가 크고 설치 공간을 많이 차지하는 문제가 있다.
또한 종래의 전자 클러치 브레이크 장치는 무게와 부피가 크고, 높은 단가로 인해 소형 로봇이나 저가의 로봇에 적용하기에는 적합하지 않다.
등록특허공보 제0886724호 (2009. 03. 04)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 신속하고 신뢰성 높은 제동 성능을 발휘할 수 있고, 콤팩트한 크기와 저비용으로 구현될 수 있는 회전체 브레이크 장치 및 이를 갖는 로봇 암을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치는, 회전하는 회전체에 제동력을 제공하기 위한 것으로, 상기 회전체와 회전 중심축을 공유하여 함께 회전할 수 있도록 상기 회전체에 결합되는 회전 지지체; 상기 회전 지지체에 회전 가능하게 지지되고, 상기 회전 지지체의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 돌출되는 걸림돌기를 구비하는 걸림부재; 상기 걸림돌기와 접촉하여 상기 회전 지지체의 회전을 구속할 수 있도록 상기 회전 지지체의 외부에 가동 가능하게 배치되는 스토퍼; 상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경 내외로 가동시킬 수 있도록 상기 스토퍼에 이동력을 제공하는 스토퍼 가동부; 및 상기 걸림돌기와 상기 스토퍼 간의 충돌에 의한 충격을 완충할 수 있도록 상기 회전 지지체에 설치되어 상기 걸림부재를 탄력적으로 지지하는 완충 스프링;을 포함한다.
상기 스토퍼는 상기 회전 지지체의 회전 중심축과 평행하게 상기 회전 중심축의 길이 방향으로 직선 이동 가능하게 배치될 수 있다.
상기 스토퍼 가동부는, 상기 스토퍼를 상기 회전 지지체의 회전 중심축과 평행하게 길이 방향으로 이동시키는 스토퍼 이동부와, 상기 스토퍼에 대해 상기 스토퍼 이동부에 의한 상기 스토퍼의 이동 방향과 반대 방향으로 탄성력을 가하는 스토퍼 지지 스프링을 포함할 수 있다.
상기 스토퍼 이동부는 전류를 공급받아 상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경으로부터 벗어나도록 이동시키는 솔레노이드이고, 상기 스토퍼 지지 스프링은 상기 솔레노이드에 대한 전류 공급이 차단될 때 상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경 내로 이동시키도록 탄성력을 가할 수 있다.
상기 완충 스프링은 코일 스프링 구조로 이루어져 그 일단이 상기 걸림부재의 중간에 접촉할 수 있도록 배치될 수 있다.
상기 회전 지지체는 상기 걸림부재와 접촉하여 상기 회전 지지체에 대한 상기 걸림부재의 상대 회전 각도를 제한하는 차단돌기를 구비할 수 있다.
상기 걸림부재는 상기 회전 지지체의 회전 중심축을 중심으로 상기 회전 지지체에 대해 상대 회전하는 걸림부재 허브를 포함하고, 상기 걸림돌기는 상기 걸림부재 허브의 가장자리에 원주 방향을 따라 복수가 상호 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 회전 지지체는, 상기 회전체에 결합되는 제 1 회전 지지체 디스크와, 상기 제 1 회전 지지체 디스크로부터 상기 회전체의 회전 중심축을 따라 이격되어 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 마주하도록 배치되는 제 2 회전 지지체 디스크와, 상기 걸림부재 허브를 회전 가능하게 지지하도록 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 제 2 회전 지지체 디스크 사이에 개재되는 회전 지지체 보스를 포함하고, 상기 완충 스프링은 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 제 2 회전 지지체 디스크 사이에 배치될 수 있다.
상기 회전 지지체는, 상기 걸림부재에 접촉하도록 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 걸림부재 사이 및 상기 제 2 회전 지지체 디스크와 상기 걸림부재 사이 중 적어도 일측에 배치되는 하나 이상의 와셔를 포함할 수 있다.
상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 제 2 회전 지지체 디스크 중 적어도 어느 하나에는 상기 완충 스프링을 수용할 수 있는 복수의 완충 스프링 지지부가 상기 회전 지지체 보스의 가장자리 외측에 원주 방향을 따라 상호 이격되도록 배치되고, 상기 완충 스프링은 코일 스프링 구조로 이루어지고 상기 복수의 완충 스프링 지지부에 각각 지지되도록 복수가 배치될 수 있다.
상기 복수의 완충 스프링은 상기 복수의 걸림돌기 두 개당 하나씩 배치되도록 상기 복수의 걸림돌기 사이에 배치될 수 있다.
상기 스토퍼는 그 가장자리 둘레에 상기 걸림돌기가 접촉하는 곡면형의 접촉곡면을 구비하고, 상기 걸림돌기의 끝단에는 상기 스토퍼의 접촉곡면에 접촉하는 스토퍼 접촉부가 마련된 걸림돌기 팁부가 구비될 수 있다.
상기 스토퍼 접촉부는 상기 걸림돌기의 가동 반경이 이루는 원의 반경 방향에 대해 경사지게 배치될 수 있다.
상기 스토퍼 접촉부는 상기 스토퍼의 접촉곡면에 대응하도록 곡면형으로 이루어질 수 있다.
상기 스토퍼 접촉부의 곡률 반경은 상기 접촉곡면의 곡률 반경과 실질적으로 동일하고, 상기 스토퍼 접촉부의 곡률 중심은 상기 걸림돌기의 가동 반경이 이루는 원의 외측에 배치될 수 있다.
상기 스토퍼 접촉부는 상기 걸림돌기 팁부의 양측에 배치될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 로봇 암은, 제 1 링크; 상기 제 1 링크와 회전 관절로 연결되는 제 2 링크; 상기 제 2 링크와 연결되어 상기 제 2 링크를 상기 회전 관절을 중심으로 회전시키는 구동부; 및 상기 제 2 링크에 대해 제동력을 제공하기 위한 회전체 브레이크 장치;를 포함하고, 상기 회전체 브레이크 장치는, 상기 제 2 링크와 회전 중심축을 공유하여 함께 회전할 수 있도록 상기 제 2 링크와 연결되는 회전 지지체와, 상기 회전 지지체에 회전 가능하게 지지되고, 상기 회전 지지체의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 돌출되는 걸림돌기를 구비하는 걸림부재와, 상기 걸림돌기와 접촉하여 상기 회전 지지체의 회전을 구속할 수 있도록 상기 회전 지지체의 외부에 가동 가능하게 배치되는 스토퍼와, 상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경 내외로 가동시킬 수 있도록 상기 스토퍼에 이동력을 제공하는 스토퍼 가동부와, 상기 걸림돌기와 상기 스토퍼 간의 충돌에 의한 충격을 완충할 수 있도록 상기 회전 지지체에 설치되어 상기 걸림부재를 탄력적으로 지지하는 완충 스프링을 포함한다.
본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치는 회전체와 함께 회전하는 회전체 유닛의 외측에 설치되는 스토퍼가 회전체 유닛에 구비되는 걸림돌기의 가동 반경 내측으로 이동하여 걸림돌기와 접촉함으로써 회전체 유닛을 정지시킬 수 있다. 따라서 신속하고 신뢰성 높은 제동 성능을 발휘할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치는 회전체 유닛의 걸림돌기가 스토퍼와 접촉할 때 발생하는 충격력을 완충 스프링이 완충시킴으로써, 제동 시 부품 간의 충돌에 의한 소음이나 부품의 손상을 방지하고, 부품의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치는 저용량 솔레노이드와 코일 스프링, 디스크 등의 저가의 부품들을 이용함으로써, 낮은 단가, 가벼운 무게, 작은 부피로 구현될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치는 로봇 암의 관절 등에 적용할 경우, 설치 공간의 여유에 따른 제품의 설계 유연성을 증가시키는 효과가 있고, 낮은 단가로 인한 제품의 비용 경쟁력 향상의 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 나타낸 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 하우징을 분리하고 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 회전체 유닛을 일부분 분해하여 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 회전체 유닛을 분해하여 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 회전체 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 회전체 유닛과 스토퍼 유닛 사이의 상호 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 제동력 발생 시 회전체 유닛과 스토퍼 유닛 간의 완충 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치가 적용된 로봇 암을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치에 구비되는 걸림부재의 변형예를 나타낸 것이다.
도 12는 도 11에 나타낸 걸림부재가 스토퍼와 접촉한 상태를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 회전체 브레이크 장치 및 이를 갖는 로봇 암을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 나타낸 저면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치를 나타낸 단면도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치(100)는 회전하는 회전체(10)에 제동력을 제공하기 위한 것으로, 하우징(110)과, 회전체(10)와 함께 회전할 수 있도록 회전체(10)에 결합되는 회전체 유닛(120)과, 회전체 유닛(120)과 부분적으로 접촉하여 회전체 유닛(120)의 회전을 정지시키기 위한 스토퍼 유닛(170)을 포함한다. 이러한 회전체 브레이크 장치(100)는 로봇 암의 관절 등 다양한 회전부를 갖는 다양한 장치에 적용되어 회전부의 회전체를 신속하게 제동하는데 이용될 수 있다.
하우징(110)은 내측에 회전체 유닛(120)이 수용되는 설치홈(112)을 갖는다. 하우징(110)의 양측 단부는 개방되며, 하우징(110)의 개방된 부분들을 통해 별도의 회전축이 회전체 유닛(120)의 회전 지지체(122)에 결합되거나, 별도의 회전축이 회전 지지체(122)와 결합된 회전체(10)에 연결될 수 있다. 하우징(110)은 스토퍼 유닛(170)을 지지한다. 또한 하우징(110)은 회전체(10)에 결합된 베어링(115)과 결합될 수 있다. 베어링(115)은 하우징(110)에 결합됨으로써 회전체(10)를 하우징(110)에 대해 회전하도록 지지할 수 있다.
회전체 유닛(120)은 회전체(10)에 결합되는 회전 지지체(122)와, 회전 지지체(122)에 상대 회전 가능하게 결합되는 걸림부재(140)와, 걸림부재(140)를 탄력적으로 지지하는 복수의 완충 스프링(160)을 포함한다.
회전 지지체(122)는 회전체(10)와 회전 중심축(C)을 공유하여 함께 회전할 수 있도록 회전체(10)에 결합된다. 회전 지지체(122)는, 회전체(10)의 단부에 결합되는 제 1 회전 지지체 디스크(124)와, 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 회전체(10)의 회전 중심축(C)을 따라 이격되어 상호 마주하도록 배치되는 제 2 회전 지지체 디스크(130)와, 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 제 2 회전 지지체 디스크(130) 사이에 개재되는 회전 지지체 보스(138)를 포함한다.
제 1 회전 지지체 디스크(124)는 볼트 등의 고정부재를 이용한 기구적 결합 방법 등 다양한 방법으로 회전체(10)에 결합될 수 있다. 제 1 회전 지지체 디스크(124)의 중앙부에는 와셔 삽입홈(125)이 마련되고, 와셔 삽입홈(125)의 외측 둘레에 복수의 완충 스프링 수용홈(126)과 복수의 완충 스프링 지지부(127)가 배치된다. 와셔 삽입홈(125)에는 와셔(150)가 부분적으로 수용된다. 와셔(150)는 걸림부재(140)의 일면에 밀착되도록 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 걸림부재(140) 사이에 개재된다. 와셔(150)는 걸림부재(140)가 일측으로 치우침 없이 제 1 회전 지지체 디스크(124)에 대해 상대 회전할 수 있도록 걸림부재(140)를 지지할 수 있다. 와셔(150)는 걸림부재(140)를 탄력적으로 가압할 수 있는 구조 등 다양한 형태로 구비될 수 있다. 복수의 완충 스프링 수용홈(126)은 완충 스프링(160)을 수용하기 위한 것으로 와셔 삽입홈(125)의 외측 둘레를 따라 일정한 간격으로 이격 배치된다. 완충 스프링 지지부(127)는 완충 스프링 수용홈(126)에 수용되는 완충 스프링(160)의 단부를 지지하기 위한 것으로 완충 스프링 수용홈(126)의 양측 단부에 각각 배치된다.
또한 제 1 회전 지지체 디스크(124)에는 완충 스프링(160)의 이탈을 방지하기 위한 복수의 완충 스프링 이탈방지돌기(128)가 구비된다. 복수의 완충 스프링 이탈방지돌기(128)는 복수의 완충 스프링 수용홈(126) 각각에 한 쌍씩 제 1 회전 지지체 디스크(124)의 반경 방향으로 이격되도록 배치된다. 각 완충 스프링 수용홈(126)에 배치되는 한 쌍의 완충 스프링 이탈방지돌기(128)는 완충 스프링 수용홈(126)에 삽입되는 완충 스프링(160)을 완충 스프링 수용홈(126)에서 벗어나지 못하게 막아준다.
제 2 회전 지지체 디스크(130)는 회전 지지체 보스(138)를 사이에 두고 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 마주하도록 배치된다. 제 2 회전 지지체 디스크(130)는 볼트 등의 고정부재를 이용한 기구적 결합 방법 등 다양한 방법으로 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 결합될 수 있다. 제 2 회전 지지체 디스크(130)의 중앙부에는 와셔 삽입홈(131)이 마련되고, 와셔 삽입홈(131)의 외측 둘레에 복수의 완충 스프링 수용홈(132)과 복수의 완충 스프링 지지부(133)가 배치된다. 와셔 삽입홈(131)에는 와셔(155)가 부분적으로 수용된다. 와셔(155)는 걸림부재(140)의 타면에 밀착되도록 제 2 회전 지지체 디스크(130)와 걸림부재(140) 사이에 개재된다. 와셔(155)는 앞서 설명한 와셔(150)와 같이, 걸림부재(140)가 일측으로 치우침 없이 제 2 회전 지지체 디스크(130)에 대해 상대 회전할 수 있도록 걸림부재(140)를 지지할 수 있다. 와셔(155)는 걸림부재(140)가 제 2 회전 지지체 디스크(130)에 대해 상대 회전할 수 있도록 걸림부재(140)를 탄력적으로 가압할 수 있는 구조 등 다양한 형태로 구비될 수 있다. 복수의 완충 스프링 수용홈(132)은 완충 스프링(160)을 수용하기 위한 것으로 제 1 회전 지지체 디스크(124)에 구비되는 복수의 완충 스프링 수용홈(126)에 대응하도록 배치된다. 완충 스프링 지지부(133)는 완충 스프링 수용홈(132)의 양측 단부에 각각 배치되어 완충 스프링 수용홈(132)에 수용되는 완충 스프링(160)의 단부를 지지한다.
앞서 설명한 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 마찬가지로, 제 2 회전 지지체 디스크(130)에도 완충 스프링(160)의 이탈을 방지하기 위한 복수의 완충 스프링 이탈방지돌기(134)가 구비된다. 복수의 완충 스프링 이탈방지돌기(134)는 복수의 완충 스프링 수용홈(132) 각각에 한 쌍씩 제 1 회전 지지체 디스크(124)의 반경 방향으로 이격되도록 배치된다. 각 완충 스프링 수용홈(132)에 배치되는 한 쌍의 완충 스프링 이탈방지돌기(134)는 완충 스프링 수용홈(132)에 삽입되는 완충 스프링(160)을 완충 스프링 수용홈(132)에서 벗어나지 못하게 막는다.
또한 제 2 회전 지지체 디스크(130)의 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 마주하는 일면에는 복수의 차단돌기(135)가 제 1 회전 지지체 디스크(124)를 향해 돌출 구비된다. 복수의 차단돌기(135)는 걸림부재(140)에 구비되는 걸림돌기(145)와 접촉함으로써 걸림부재(140)의 회전 각도를 제한하는 역할을 한다. 걸림돌기(145)는 걸림부재(140)에 구비되는 걸림돌기(145)의 개수나 배치 간격, 모양 등에 따라 다양한 개수, 다양한 배치 간격, 다양한 형태로 구비될 수 있다.
회전 지지체 보스(138)는 제 1 회전 지지체 디스크(124)의 중심부와 제 2 회전 지지체 디스크(130)의 중심부 사이에 개재되어 걸림부재(140)를 회전 가능하게 지지한다. 회전 지지체 보스(138)는 걸림부재(140)가 내접하여 이를 회전 중심으로 회전할 수 있도록 그 외주면이 매끄러운 원기둥 모양을 갖는다.
걸림부재(140)는 회전 지지체 보스(138)에 회전 가능하게 지지되도록 제 1 회전 지지체 디스크(124)와 제 2 회전 지지체 디스크(130) 사이에 개재된다. 걸림부재(140)는 그 일면에 와셔(150)가 압착되고 그 타면에 또 다른 와셔(155)가 압착되어 회전 지지체(122)와 안정적인 결합 상태를 유지할 수 있으며, 회전 지지체(122)와 함께 회전할 수 있다. 걸림부재(140)의 일면 및 타면에 각각 배치되는 한 쌍의 와셔(150)(155)는 일정 압력으로 걸림부재(140)에 밀착되어 걸림부재(140)의 회전 동작 및 비틀림 동작에 대해 탄성을 부여할 수 있다.
걸림부재(140)는 회전 지지체 보스(138)에 회전 가능하게 결합되는 걸림부재 허브(142)와, 걸림부재 허브(142)의 가장자리에 반경 방향으로 돌출 구비되는 복수의 걸림돌기(145)를 포함한다. 걸림부재 허브(142)는 그 중심부에 구비되는 삽입홀(143)에 회전 지지체 보스(138)가 삽입되는 방식으로 회전 지지체 보스(138)에 결합된다. 걸림부재 허브(142)는 그 내주면과 회전 지지체 보스(138)의 외주면 사이에 유격이 생기지 않게 회전 지지체 보스(138)와 결합되는 것이 좋다. 복수의 걸림돌기(145)는 스토퍼 유닛(170)의 스토퍼(172)에 걸릴 수 있도록 걸림부재 허브(142)의 가장자리에 원주 방향을 따라 일정 간격으로 이격 배치된다.
걸림돌기(145)의 끝단에는 스토퍼(172)와의 접촉을 위한 걸림돌기 팁부(146)가 구비되고, 걸림돌기(145)의 중간에는 완충 스프링(160)과의 접촉을 위한 스프링 접촉부(148)가 구비된다. 걸림돌기 팁부(146)는 회전 지지체(122)의 가장자리 둘레로부터 외측으로 돌출된다. 걸림돌기 팁부(146)의 양측에는 스토퍼(172)와 접촉하는 한 쌍의 스토퍼 접촉부(147)가 마련된다. 이들 스토퍼 접촉부(147)는 스토퍼(172)의 외면에 안정적으로 접촉할 수 있도록 걸림돌기(145) 의 가동 반경(r), 즉, 걸림부재 허브(142)의 반경 방향에 대해 경사지게 배치된다. 스프링 접촉부(148)는 완충 스프링(160)의 한쪽 단부와 접촉할 수 있도록 걸림돌기(145) 중간에 걸림부재 허브(142)의 원주 방향으로 돌출 구비된다.
복수의 걸림돌기(145)는 두 개씩 하나의 완충 스프링(160)을 공유한다. 즉, 걸림부재 허브(142)의 가장자리 둘레를 따라 걸림돌기들(145) 사이에 공간이 마련되고, 이들 복수의 공간에 하나 걸러 하나당 완충 스프링(160)이 배치된다. 따라서 하나의 완충 스프링(160)을 공유하는 두 개의 걸림돌기(145)는 각각의 스프링 접촉부(148)의 돌출 방향이 반대 방향이다. 그리고 이를 통해 하나의 완충 스프링(160)은 그 일측 단부가 두 걸림돌기(145) 중 하나의 스프링 접촉부(148)와 접촉하고 그 타측 단부가 두 걸림돌기(145) 중 다른 하나의 스프링 접촉부(148)와 접촉할 수 있다.
도면에는 6개의 걸림돌기(145)가 두 개씩 짝을 이루어 3개의 완충 스프링(160)이 걸림부재 허브(142) 둘레에 배치되는 것으로 나타냈으나, 걸림돌기(145)의 개수나 완충 스프링(160)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한 걸림돌기(145)에 구비되는 걸림돌기 팁부(146)의 모양이나 스프링 접촉부(148)의 모양 등 걸림돌기(145)의 구체적인 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
완충 스프링(160)은 걸림부재(140)를 탄력적으로 지지하여 걸림돌기(145)와 스토퍼(172) 간의 충돌에 의한 충격을 완충하는 역할을 한다. 완충 스프링(160)은 제 1 회전 지지체 디스크(124) 및 제 2 회전 지지체 디스크(130)에 구비되는 복수의 완충 스프링 수용홈(126)(132)에 각각 수용되도록 복수가 배치된다. 완충 스프링(160)은 그 양측 단부가 걸림부재(140)의 걸림돌기(145)와 접촉할 수 있도록 제 1 회전 지지체 디스크(124) 및 제 2 회전 지지체 디스크(130) 사이에 배치된다. 완충 스프링(160)은 코일 스프링 구조로 이루어져 일부분이 제 1 회전 지지체 디스크(124)의 완충 스프링 수용홈(126)에 수용되고 다른 일부분이 제 2 회전 지지체 디스크(130)의 완충 스프링 수용홈(132)에 수용된다. 완충 스프링(160)의 단부는 제 1 회전 지지체 디스크(124)에 배치되는 완충 스프링 지지부(127)와 제 2 회전 지지체 디스크(130)에 배치되는 완충 스프링 지지부(133)에 지지될 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 완충 스프링(160)은 걸림돌기(145) 두 개당 하나씩 배치되어 걸림부재(140)를 지지한다. 도시된 것처럼 완충 스프링(160)은 걸림부재 허브(142)의 둘레를 따라 등각 배치되는 것이 좋다. 하나의 완충 스프링(160)을 공유하는 두 개의 걸림돌기(145)는 회전 지지체(122)에 대한 걸림부재(140)의 상대 회전 방향에 따라 완충 스프링(160)을 가압하는 것이 달라진다. 예를 들어, 걸림부재(140)가 회전 지지체(122)에 대해 시계 방향으로 상대 회전할 때 완충 스프링(160)을 공유하는 두 걸림돌기(145) 중 어느 하나가 완충 스프링(160)의 일측 단부를 가압하여 완충 스프링(160)을 압축시키게 된다. 그리고 걸림부재(140)가 회전 지지체(122)에 대해 반시계 방향으로 상대 회전할 때 두 걸림돌기(145) 중 다른 하나가 완충 스프링(160)의 타측 단부를 가압하여 완충 스프링(160)을 압축시킬 수 있다. 따라서 걸림부재(140)가 회전 지지체(122)에 대해 어느 방향으로 회전하든 완충 스프링(160)이 완충 기능을 발휘할 수 있다.
스토퍼 유닛(170)은 걸림부재(140)의 걸림돌기(145)와 접촉할 수 있도록 회전 지지체(122)의 외측에 가동 가능하게 배치되는 스토퍼(172)와, 스토퍼(172)에 이동력을 제공하는 스토퍼 가동부(178)와, 스토퍼(172) 및 스토퍼 가동부(178)를 지지하는 지지 프레임(182)을 포함한다.
스토퍼(172)는 회전 지지체(122)의 외측에 회전 지지체(122)의 회전 중심축(C)과 평행하게 직선 이동 가능하게 배치된다. 스토퍼(172)는 지지 프레임(182)에 구비되는 가이드 부시(184)에 슬라이드 이동 가능하게 지지된다. 가이드 부시(184)로는 무급유 부시 등 스토퍼(172)를 원활하게 직선 이동 가능하게 지지할 수 있는 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다. 스토퍼(172)는 걸림돌기(145)와 접촉할 수 있는 헤드부(173)와, 헤드부(173)와 결합되어 가이드 부시(184)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 스템부(175)를 포함한다. 헤드부(173)는 가장자리 둘레에 접촉곡면(174)이 마련된 원판 또는 원기둥 모양으로 이루어진다.
이러한 스토퍼(172)는 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 외측에 대기하다가 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내측으로 이동함으로써 걸림부재(140)의 복수의 걸림돌기(145) 중 하나의 걸림돌기(145)와 접할 수 있으며, 이러한 동작을 통해 회전하는 걸림부재(140)를 정지시킬 수 있다. 걸림돌기(145)가 충돌하는 스토퍼(172)의 헤드부(173) 가장자리에 곡면형의 접촉곡면(174)이 구비되므로, 걸림돌기(145)의 스토퍼 접촉부(147)가 스토퍼(172)에 충돌할 때의 충격과 충격에 의한 파손이나 마모의 문제를 줄일 수 있다.
스토퍼(172)의 구체적인 구성은 도시된 것으로 한정되지 않는다. 즉, 스토퍼는 걸림돌기(145)와 접하여 걸림부재(140)의 회전을 멈출 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
스토퍼 가동부(178)는 스토퍼(172)를 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내외로 이동시킬 수 있도록 스토퍼(172)에 이동력을 제공한다. 스토퍼 가동부(178)는 스토퍼(172)를 가압하는 스토퍼 이동부(179)와, 스토퍼(172)에 대해 스토퍼 이동부(179)의 가압 방향과 반대 방향으로 탄성력을 가하는 스토퍼 지지 스프링(180)을 포함한다.
스토퍼 이동부(179)는 지지 프레임(182)에 설치되어 스토퍼(172)를 회전 지지체(122)의 회전 중심축(C)과 평행한 방향으로 가압한다. 스토퍼 이동부(179)의 가압 작용으로 스토퍼(172)는 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 외측으로 벗어나게 된다. 스토퍼 이동부(179)로는 전류를 공급받아 스토퍼(172)를 가압하는 솔레노이드가 이용될 수 있다. 솔레노이드는 회전체(10)와 연결된 구동부(미도시)에 전원이 인가될 때 전원을 제공받아 작동할 수 있다. 즉, 회전체(10)가 회전하는 동안 솔레노이드에 전원이 공급됨으로써 솔레노이드가 스토퍼(172)를 걸림돌기(145)의 가동 반경(r)으로부터 벗어나게 할 수 있다.
스토퍼 지지 스프링(180)은 지지 프레임(182)에 지지되어 스토퍼(172)에 대해 회전 지지체(122)의 회전 중심축(C)과 평행한 방향으로 탄성력을 가한다. 스토퍼(172)에 대한 스토퍼 지지 스프링(180)의 탄성력 방향은 스토퍼(172)에 대한 스토퍼 이동부(179)의 가압 방향과 반대 방향이다. 즉, 스토퍼 지지 스프링(180)은 스토퍼(172)에 탄성력을 가해 스토퍼(172)를 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내측으로 이동시킨다. 따라서 스토퍼 이동부(179)의 가압력이 해제되면 스토퍼(172)는 스토퍼 지지 스프링(180)의 탄성력에 의해 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내측으로 이동하여 걸림돌기(145)와 접촉할 수 있다.
지지 프레임(182)은 하우징(110)에 결합되며, 스토퍼(172) 및 스토퍼 가동부(178)를 지지한다. 지지 프레임(182)은 하우징(110) 이외의 부분에 배치되어 스토퍼(172)를 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내외측으로 이동 가능하게 지지할 수 있으며, 그 구조도 다양하게 변경될 수 있다.
상술한 것과 같이, 스토퍼(172)는 스토퍼 이동부(179)와 스토퍼 지지 스프링(180) 사이의 힘 균형에 의해 위치가 결정된다. 즉, 스토퍼 이동부(179)를 구성하는 솔레노이드는 전원이 공급될 경우 스토퍼 지지 스프링(180)의 탄성력을 이겨내고 스토퍼(172)를 도면상 하측 방향으로 누르게 되며, 이때 스토퍼(172)는 걸림부재(140)와 간섭이 발생하지 않은 위치로 이동하게 되어 회전체 유닛(120)의 회전을 방해하지 않는다. 반면, 솔레노이드에 대한 전원 공급이 차단될 경우 스토퍼 지지 스프링(180)이 스토퍼(172)를 도면상 상측 방향으로 밀어내며, 이때 스토퍼(172)는 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내로 들어가 걸림돌기(145)와 간섭됨으로써 회전체 유닛(120)의 회전을 구속하게 된다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치(100)의 작용을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 회전체 유닛과 스토퍼 유닛 사이의 상호 작용을 설명하기 위한 개념도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치의 제동력 발생 시 회전체 유닛과 스토퍼 유닛 간의 완충 작용을 설명하기 위한 것이다.
먼저, 도 8의 (a)에 나타낸 것과 같이 회전체(10)에 회전력을 제공하는 구동부와 스토퍼 이동부(179)를 구성하는 솔레노이드에 모두 전원이 공급되는 경우, 회전체(10)에 결합된 회전체 유닛(120)이 회전체(10)와 함께 회전하고, 솔레노이드가 작동하여 스토퍼 지지 스프링(180)의 탄성력을 이겨내고 스토퍼(172)를 가압하게 된다. 이때, 스토퍼(172)는 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 외측으로 벗어나 걸림부재(140)와 간섭되지 않으며, 회전체(10) 및 회전체 유닛(120)이 간섭됨 없이 회전할 수 있다.
한편, 긴급 상황 발생 등 회전체(10)의 비상 정지가 필요한 경우, 구동부와 솔레노이드 모두에 대한 전원 공급이 차단될 수 있다. 구동부에 대한 전원 공급이 차단되면 회전체(10)에 대한 회전력 공급이 중지되지만, 회전체(10) 및 회전체 유닛(120)은 회전 관성에 의해 바로 멈추지 않고 일정한 운동량을 갖고 회전하게 된다. 한편, 전원이 차단된 솔레노이드는 더 이상 스토퍼(172)를 누르지 못하고 스토퍼 지지 스프링(180)이 스토퍼(172)를 상측 방향으로 밀어낸다. 이에 의해 스토퍼(172)는 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내로 이동한다. 따라서 걸림돌기(145)가 스토퍼(172)에 걸려 걸림부재(140)와, 회전 지지체(122) 및 회전체(10)가 회전을 멈추게 된다. 스토퍼(172)와 걸림돌기(145)가 간섭될 때, 회전체 유닛(120)의 완충 스프링(160)이 스토퍼(172)와 걸림돌기(145)의 충돌에 의한 충격을 완충하게 된다. 완충 스프링(160)에 의한 스토퍼(172)와 걸림돌기(145) 간의 완충 작용은 다음과 같다.
도 9의 (a)에 나타낸 것과 같이, 스토퍼(172)와 걸림돌기(145)가 간섭되지 않을 때, 완충 스프링(160)은 탄성 변형되지 않은 초기 상태를 유지하며 회전 지지체(122)와 함께 회전하게 된다. 도 9의 (b)에 나타낸 것과 같이, 스토퍼(172)가 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내로 이동하여 걸림돌기(145)가 스토퍼(172)에 접촉하면, 걸림부재(140)는 회전을 멈추고, 회전체(10) 및 회전 지지체(122)는 회전 관성에 의해 원래의 방향으로 회전을 계속하게 된다. 따라서 도 9의 (c) 및 (d)에 나타낸 것과 같이, 걸림부재(140)와 회전 지지체(122) 간에 슬립이 발생하여 걸림부재(140)가 정지한 상태에서 회전 지지체(122)가 일정 각도 더 회전하게 된다. 이때, 완충 스프링(160)은 그 한쪽 단부가 걸림돌기(145)에 지지된 상태로 다른 쪽 단부가 제 1 회전 지지체 디스크(124) 및 제 2 회전 지지체 디스크(130)의 완충 스프링 지지부(127)(133)에 의해 가압되어 압축된다. 이와 같이, 스토퍼(172)와 걸림돌기(145)의 접촉 시, 회전체(10) 및 회전 지지체(122) 전체의 운동량이 한번에 0이 되지 않고, 완충 스프링(160)의 압축에 따라 서서히 감소함으로써 스토퍼(172)와 걸림돌기(145)의 충돌에 의한 충격력을 최소화하게 된다.
회전체(10) 및 회전 지지체(122)가 회전 관성의 영향으로 일정 각도 이상 회전하는 경우, 회전 지지체(122)의 차단돌기(135)가 정지한 걸림부재(140)의 걸림돌기(145)에 접촉하게 된다. 따라서 회전 관성에 의한 회전체(10) 및 회전 지지체(122)의 회전 각도는 제한되며 회전 지지체(122)의 회전에 의한 걸림부재(140)의 과도한 비틀림을 방지할 수 있고, 완충 스프링(160)의 지나친 압축에 의한 걸림부재(140)의 소성 변형이나 손상을 막을 수 있다. 이와 같은 원리로 회전체(10)의 제동 시 부품들의 내구성을 확보하면서 발생하는 충격력을 최소화할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치(100)는 저용량 솔레노이드와 코일 스프링, 디스크 등의 저가의 부품들을 이용함으로써, 낮은 단가, 가벼운 무게, 작은 부피로 구현될 수 있다. 따라서 로봇 암의 관절 등에 적용할 경우, 설치 공간의 여유에 따른 제품의 설계 유연성을 증가이드 부시키는 효과가 있고, 낮은 단가로 인한 제품의 비용 경쟁력 향상의 효과를 발휘할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치(100)는 로봇 암의 관절 등 다양한 회전부를 갖는 다양한 장치에 적용되어 회전부의 회전체를 신속하게 제동하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 회전체 브레이크 장치(100)는 회전 지지체(122)가 구동축과 종동축을 연결하는 형태로 설치되거나, 회전 지지체(122)가 회전체로서의 구동축에 결합되거나, 회전체로서의 종동축에 결합되는 형태 등 회전 지지체(122)가 다양한 회전체에 결합되는 형태로 설치될 수 있다.
일예로, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 회전체 브레이크 장치(100)가 적용된 로봇 암(200)을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10에 나타낸 로봇 암(200)은, 제 1 링크(210)와, 제 1 링크(210)와 회전 관절(J)로 연결되는 제 2 링크(220)와, 제 2 링크(220)와 연결되어 제 2 링크(220)를 회전 관절(J)을 중심으로 회전시키는 구동부(230)와, 제 2 링크(220)에 대해 제동력을 제공하기 위한 회전체 브레이크 장치(100)를 포함한다. 회전체 브레이크 장치(100)의 하우징(110)은 제 1 링크(210)에 결합되고, 회전체 브레이크 장치(100)의 회전체 유닛(120)은 제 2 링크(220)와 연결된다.
이러한 로봇 암(200)은 제 2 링크(220)가 구동부(230)로부터 회전력을 제공받아 제 1 링크(210)에 대해 회전하다가, 긴급하게 정지할 필요가 있을 경우, 앞서 설명한 것과 같은 걸림부재(140)와 스토퍼(172)의 작용으로 제 2 링크(220)를 신속하게 정지시킬 수 있다.
이 밖에, 로봇 암(200)은 회전체 브레이크 장치(100)가 제 1 링크(210)과 제 2 링크(220)을 다양한 형태로 연결하여 제 1 링크(210)에 대한 제 2 링크(220)의 회전을 정지시킬 수 있는 다양한 구조로 변경될 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 회전 지지체(122)가 제 1 회전 지지체 디스크(124) 및 제 2 회전 지지체 디스크(130) 사이에 회전 지지체 보스(138)가 개재되는 구조로 이루어진 것으로 나타냈으나, 회전 지지체는 회전체(10)에 결합되어 회전체(10)와 함께 회전하고, 걸림부재(140)를 회전 가능하게 지지할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
또한 도면에는 걸림부재(140)가 걸림부재 허브(142)의 가장자리 둘레에 원주 방향을 따라 일정 간격으로 이격 배치된 복수의 걸림돌기(145)를 구비하는 것으로 나타냈으나, 걸림부재는 하나 이상의 걸림돌기를 갖고 회전 지지체(122)에 회전 가능하게 지지되는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 걸림돌기의 구조도 다양하게 변경될 수 있다. 일예로, 도 11 내지 도 13은 변형된 실시예의 걸림부재(240)를 설명하기 위한 것이다.
도 11 내지 도 13에 나타낸 걸림부재(240)는 걸림부재 허브(142)와, 걸림부재 허브(142)의 가장자리에 반경 방향으로 돌출 구비되는 복수의 걸림돌기(245)를 포함한다. 걸림돌기(245)의 끝단에는 스토퍼(172)와의 접촉을 위한 걸림돌기 팁부(246)가 구비되고, 걸림돌기(245)의 중간에는 완충 스프링(160)과의 접촉을 위한 스프링 접촉부(148)가 구비된다. 이러한 걸림부재(240)는 걸림돌기(245)의 끝단에 구비되는 걸림돌기 팁부(246)의 구조가 변형된 것으로 나머지 구성은 상술한 것과 같다.
걸림돌기 팁부(246)는 회전 지지체(122)의 가장자리 둘레로부터 외측으로 돌출된다. 걸림돌기 팁부(246)의 양측에는 스토퍼(172)와 접촉하는 한 쌍의 스토퍼 접촉부(247)가 마련된다. 이들 스토퍼 접촉부(247)는 스토퍼(172)의 외면에 안정적으로 접촉할 수 있도록 스토퍼(172)의 접촉곡면(174)에 대응하는 곡면으로 이루어진다.
스토퍼 접촉부(247)의 곡률 반경은 스토퍼(172)의 접촉곡면(174)의 곡률 반경과 실질적으로 동일하다. 그리고 스토퍼 접촉부(247)의 곡률 중심(Cr)은 걸림돌기(245)의 가동 반경(r)이 이루는 원(A)의 외측에 배치된다.
이와 같이, 스토퍼(172)의 가장자리에 곡면형의 접촉곡면(174)이 구비되고, 걸림돌기(245)의 걸림돌기 팁부(246)에 곡면형의 스토퍼 접촉부(247)가 마련됨으로써, 스토퍼(172)와 걸림돌기(245)가 충돌할 때의 충격과 충격에 의한 파손이나 마모의 문제를 줄일 수 있고, 부품의 내구성을 증진시킬 수 있다.
또한 도면에는 완충 스프링(160)의 코일 스프링 구조로 이루어진 것으로 나타냈으나, 완충 스프링은 회전 지지체(122)에 지지되어 걸림부재(140)를 탄력적으로 지지할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
또한 도면에는 스토퍼(172)가 회전체(10)의 회전 중심축(C)과 평행한 방향으로 직선 이동하는 것으로 나타냈으나, 스토퍼의 움직임 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
또한 도면에는 스토퍼 가동부(178)가 솔레노이드로 구현되는 스토퍼 이동부(179)와 스토퍼 지지 스프링(180)을 포함하는 것으로 나타냈으나, 스토퍼 가동부는 스토퍼(172)를 걸림돌기(145)의 가동 반경(r) 내외측으로 이동할 수 있게 스토퍼(172)에 이동력을 제공하는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 회전체 브레이크 장치 110 : 하우징
115 : 베어링 120 : 회전체 유닛
122 : 회전 지지체 124 : 제 1 회전 지지체 디스크
125, 131 : 와셔 삽입홈 126, 132 : 완충 스프링 수용홈
127, 133 : 완충 스프링 지지부 128, 134: 완충 스프링 이탈방지돌기
130 : 제 2 회전 지지체 디스크 135 : 차단돌기
138 : 회전 지지체 보스 140, 240 : 걸림부재
142 : 걸림부재 허브 145, 245 : 걸림돌기
146, 246 : 걸림돌기 팁부 147, 247 : 스토퍼 접촉부
148 : 스프링 접촉부 150, 155 : 와셔
160 : 완충 스프링 170 : 스토퍼 유닛
172 : 스토퍼 173 : 헤드부
174 : 접촉곡면 175 : 스템부
178 : 스토퍼 가동부 179 : 스토퍼 이동부
180 : 스토퍼 지지 스프링 182 : 지지 프레임
184 : 가이드 부시 200 : 로봇 암
210, 220 : 제 1, 2 링크 230 : 구동부

Claims (17)

  1. 회전하는 회전체에 제동력을 제공하기 위한 회전체 브레이크 장치에 있어서,
    상기 회전체와 회전 중심축을 공유하여 함께 회전할 수 있도록 상기 회전체에 결합되는 회전 지지체;
    상기 회전 지지체에 회전 가능하게 지지되고, 상기 회전 지지체의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 돌출되는 걸림돌기를 구비하는 걸림부재;
    상기 걸림돌기와 접촉하여 상기 회전 지지체의 회전을 구속할 수 있도록 상기 회전 지지체의 외부에 가동 가능하게 배치되는 스토퍼;
    상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경 내외로 가동시킬 수 있도록 상기 스토퍼에 이동력을 제공하는 스토퍼 가동부; 및
    상기 걸림돌기와 상기 스토퍼 간의 충돌에 의한 충격을 완충할 수 있도록 상기 회전 지지체에 설치되어 상기 걸림부재를 탄력적으로 지지하는 완충 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 회전 지지체의 회전 중심축과 평행하게 상기 회전 중심축의 길이 방향으로 직선 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼 가동부는,
    상기 스토퍼를 상기 회전 지지체의 회전 중심축과 평행하게 길이 방향으로 이동시키는 스토퍼 이동부와,
    상기 스토퍼에 대해 상기 스토퍼 이동부에 의한 상기 스토퍼의 이동 방향과 반대 방향으로 탄성력을 가하는 스토퍼 지지 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스토퍼 이동부는 전류를 공급받아 상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경으로부터 벗어나도록 이동시키는 솔레노이드이고,
    상기 스토퍼 지지 스프링은 상기 솔레노이드에 대한 전류 공급이 차단될 때 상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경 내로 이동시키도록 탄성력을 가하는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 스프링은 코일 스프링 구조로 이루어져 그 일단이 상기 걸림부재의 상기 걸림돌기의 중간에 접촉할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 지지체는 상기 걸림부재와 접촉하여 상기 회전 지지체에 대한 상기 걸림부재의 상대 회전 각도를 제한하는 차단돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸림부재는 상기 회전 지지체의 회전 중심축을 중심으로 상기 회전 지지체에 대해 상대 회전하는 걸림부재 허브를 포함하고,
    상기 걸림돌기는 상기 걸림부재 허브의 가장자리에 원주 방향을 따라 복수가 상호 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전 지지체는,
    상기 회전체에 결합되는 제 1 회전 지지체 디스크와,
    상기 제 1 회전 지지체 디스크로부터 상기 회전체의 회전 중심축을 따라 이격되어 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 마주하도록 배치되는 제 2 회전 지지체 디스크와,
    상기 걸림부재 허브를 회전 가능하게 지지하도록 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 제 2 회전 지지체 디스크 사이에 개재되는 회전 지지체 보스를 포함하고,
    상기 완충 스프링은 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 제 2 회전 지지체 디스크 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 지지체는,
    상기 걸림부재에 접촉하도록 상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 걸림부재 사이 및 상기 제 2 회전 지지체 디스크와 상기 걸림부재 사이 중 적어도 일측에 배치되는 하나 이상의 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 지지체 디스크와 상기 제 2 회전 지지체 디스크 중 적어도 어느 하나에는 상기 완충 스프링을 수용할 수 있는 복수의 완충 스프링 지지부가 상기 회전 지지체 보스의 가장자리 외측에 원주 방향을 따라 상호 이격되도록 배치되고,
    상기 완충 스프링은 코일 스프링 구조로 이루어지고 상기 복수의 완충 스프링 지지부에 각각 지지되도록 복수가 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 완충 스프링은 상기 복수의 걸림돌기 두 개당 하나씩 배치되도록 상기 복수의 걸림돌기 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 그 가장자리 둘레에 상기 걸림돌기가 접촉하는 곡면형의 접촉곡면을 구비하고,
    상기 걸림돌기의 끝단에는 상기 스토퍼의 접촉곡면에 접촉하는 스토퍼 접촉부가 마련된 걸림돌기 팁부가 구비되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스토퍼 접촉부는 상기 걸림돌기의 가동 반경이 이루는 원의 반경 방향에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 스토퍼 접촉부는 상기 스토퍼의 접촉곡면에 대응하도록 곡면형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스토퍼 접촉부의 곡률 반경은 상기 접촉곡면의 곡률 반경과 실질적으로 동일하고, 상기 스토퍼 접촉부의 곡률 중심은 상기 걸림돌기의 가동 반경이 이루는 원의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 스토퍼 접촉부는 상기 걸림돌기 팁부의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전체 브레이크 장치.
  17. 제 1 링크;
    상기 제 1 링크와 회전 관절로 연결되는 제 2 링크;
    상기 제 2 링크와 연결되어 상기 제 2 링크를 상기 회전 관절을 중심으로 회전시키는 구동부; 및
    상기 제 2 링크에 대해 제동력을 제공하기 위한 회전체 브레이크 장치;를 포함하고,
    상기 회전체 브레이크 장치는,
    상기 제 2 링크와 회전 중심축을 공유하여 함께 회전할 수 있도록 상기 제 2 링크와 연결되는 회전 지지체와,
    상기 회전 지지체에 회전 가능하게 지지되고, 상기 회전 지지체의 회전 중심축으로부터 반경 방향으로 돌출되는 걸림돌기를 구비하는 걸림부재와,
    상기 걸림돌기와 접촉하여 상기 회전 지지체의 회전을 구속할 수 있도록 상기 회전 지지체의 외부에 가동 가능하게 배치되는 스토퍼와,
    상기 스토퍼를 상기 걸림돌기의 가동 반경 내외로 가동시킬 수 있도록 상기 스토퍼에 이동력을 제공하는 스토퍼 가동부와,
    상기 걸림돌기와 상기 스토퍼 간의 충돌에 의한 충격을 완충할 수 있도록 상기 회전 지지체에 설치되어 상기 걸림부재를 탄력적으로 지지하는 완충 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암.
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