KR102170080B1 - Precise and Miniature Parallel Robot Manipulator - Google Patents

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KR102170080B1 KR1020180146403A KR20180146403A KR102170080B1 KR 102170080 B1 KR102170080 B1 KR 102170080B1 KR 1020180146403 A KR1020180146403 A KR 1020180146403A KR 20180146403 A KR20180146403 A KR 20180146403A KR 102170080 B1 KR102170080 B1 KR 102170080B1
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송철
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

본 발명은 외형을 이루는 프레임부(100)와, 상기 프레임부(100)에 결합되며 개별적으로 작동되는 복수의 구동부(200)와, 상기 프레임부(100) 내측에 구비되고 바닥면에는 소정의 작업을 행하는 디바이스(device)가 장착되는 종말 작동체(300)와, 상기 종말 작동체(300)와 상기 복수의 구동부(200) 각각을 연결하는 링크부(400)를 포함하여 이루어지고, 상기 구동부(200) 작동에 의해 상기 링크부(400)를 구동함으로써 상기 종말 작동체(300)의 위치 및 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터가 제공된다.The present invention comprises a frame part 100 forming an external shape, a plurality of driving parts 200 coupled to the frame part 100 and operated individually, and a predetermined operation provided inside the frame part 100 and on the bottom surface. A terminal actuator 300 on which a device for performing the operation is mounted, and a link portion 400 for connecting each of the terminal actuator 300 and the plurality of driving units 200 to each other, and the driving unit ( 200) A manipulator is provided, characterized in that the position and posture of the terminal actuator 300 are controlled by driving the link unit 400 by operation.

Description

초정밀 소형 병렬 로봇 매니퓰레이터{Precise and Miniature Parallel Robot Manipulator}Precise and Miniature Parallel Robot Manipulator}

본 발명은 초정밀 소형 병렬 로봇 매니퓰레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레임부에 복수의 구동부를 배열하고, 프레임부 내측에 구비된 종말 작동체와 복수의 구동부 각각을 연결하는 링크부가 구비되어, 구동부 작동에 의해 링크부를 구동하여 종말 작동체의 위치/자세를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 수술도구 위치 설정을 위한 초정밀 소형 병렬 로봇 매니퓰레이터에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-precision small parallel robot manipulator, and more particularly, a plurality of driving units are arranged in a frame unit, and a link unit connecting each of the terminal actuators and a plurality of driving units provided inside the frame unit is provided, It relates to an ultra-precision small parallel robot manipulator for setting the position of a surgical tool capable of more precisely controlling the position/position of the terminal actuator by driving the link unit by means of the link unit.

최근에 들어서는 인간이 할 수 없는 위험한 작업이나, 초정밀을 요구하는 작업 또는 프린트 기판상에 수많은 전자 부품을 실장하는 작업 또는 외과용 수술에 각종 의료용 기구를 장착할 수 있는 의료용 로봇 등과 같이 다양한 기능 및 형상을 갖는 로봇을 투입하여 사용되고 있다. In recent years, various functions and shapes such as dangerous tasks that humans cannot do, tasks that require ultra-precision, mount numerous electronic components on a printed board, or medical robots that can mount various medical instruments for surgical operations It is being used by introducing a robot with

통상 매니퓰레이터는 목표물을 3차원 공간에서 이동시키고 또한 작업을 수행하는 일을 하는 산업용 로봇의 기계적인 부분으로써, 실시형태를 첨부 도면에 의해 설명하면 다음과 같다. In general, a manipulator is a mechanical part of an industrial robot that moves a target in a three-dimensional space and performs a task, and the embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시한 바와 같이, 다수의 축(1)과, 상기 축(1)의 내측에 종말 작동체(2)가 배치된다. As shown in Fig. 1, a plurality of shafts 1 and a terminal actuator 2 are disposed inside the shaft 1.

그리고 상기 축(1)에는 축(1)을 따라 구동하는 구동체(3)가 결합되고, 이 구동체(3)와 종말 작동체(2)를 연결하는 링크부(4)가 결합된다.In addition, a driving body 3 driving along the shaft 1 is coupled to the shaft 1, and a link portion 4 connecting the driving body 3 and the terminal actuator 2 is coupled.

또한, 종말 작동체(2)에는 아크 용접 토치 등과 같은 다양한 툴(tool)이 장착되어 구동체(3)의 동작에 의해 종말 작동체(2)의 위치/자세를 제어함으로써 작업 대상물에 소요의 작업을 진행한다. In addition, the terminal actuator 2 is equipped with various tools such as arc welding torch, and the position/position of the terminal actuator 2 is controlled by the operation of the actuator 3, so that the required work is required for the work object. Proceed.

그러나 상기와 같은 매니퓰레이터는 축(1)에 각각 2개의 구동체(3)가 결합되며, 상기 구동체(3)의 구동을 위해 다수의 모터가 축(1)에 결합된다.However, in the manipulator as described above, two actuators 3 are coupled to the shaft 1, respectively, and a plurality of motors are coupled to the shaft 1 to drive the actuator 3.

즉, 상기 구동체(3)가 축(1)을 따라 이동되는 구조이기 때문에 구조가 복잡하며, 다수의 축(1)은 높은 강성이 요구됨으로 큰 구조로 제작된다. That is, since the drive body 3 is a structure that moves along the shaft 1, the structure is complex, and the plurality of shafts 1 are manufactured in a large structure because high rigidity is required.

따라서 상기와 같은 구조의 매니퓰레이터는 공업적 활용을 위해 제작되어 소형화된 구조는 전무한 상황이며, 구조가 복잡하고 크기 때문에 상업적 활용에 제한적인 단점이 있다.Therefore, the manipulator having the above structure is manufactured for industrial use, and thus there is no situation where there is no miniaturized structure, and the structure is complex and large, so it is limited in commercial use.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2014-0099537호Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2014-0099537 대한민국 공개특허공보 공개번호 특1999-0038264호Korean Patent Application Publication No. 1999-0038264 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0086656호Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2009-0086656 Pandilov Z., Dukovski V., "Parallel kinematics machine tools: overview ?? from history to the future," Annals of faculty engineering hunedoara - International journal of engineering, Vol. 10, 2012, pp. 111-124.Pandilov Z., Dukovski V., "Parallel kinematics machine tools: overview ?? from history to the future," Annals of faculty engineering hunedoara-International journal of engineering, Vol. 10, 2012, pp. 111-124. K. H. Wurst, C. R. Boer, L. Molinari-Tosatti, and K. S. Smith, "LINAPOD-machine tools as parallel link systems based on a modular design", Parallel Kinematic Machines: Theoretical Aspects and Industrial Requirements, pp. 377-394, 1999, Springer-VerlagK. H. Wurst, C. R. Boer, L. Molinari-Tosatti, and K. S. Smith, "LINAPOD-machine tools as parallel link systems based on a modular design", Parallel Kinematic Machines: Theoretical Aspects and Industrial Requirements, pp. 377-394, 1999, Springer-Verlag G. Pritschow and K. H. Wurst, "Systematic design of hexapods and other parallel link systems", Ann. CIRP, vol. 46, no. 1, pp. 541-548, 1997G. Pritschow and K. H. Wurst, "Systematic design of hexapods and other parallel link systems", Ann. CIRP, vol. 46, no. 1, pp. 541-548, 1997

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형화를 실현할 수 있으며, 종말 작동체의 위치/자세를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 수술도구의 위치 설정을 위한 초정밀 소형 병렬 로봇 매니퓰레이터를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, and to realize miniaturization, and to provide an ultra-precision small parallel robot manipulator for setting the position of a surgical tool capable of more precisely controlling the position/position of the terminal actuator. There is a purpose.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and another object that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외형을 이루는 프레임부(100)와, 상기 프레임부(100)에 결합되며 개별적으로 작동되는 복수의 구동부(200)와, 상기 프레임부(100) 내측에 구비되고 바닥면에는 소정의 작업을 행하는 디바이스(device)가 장착되는 종말 작동체(300)와, 상기 종말 작동체(300)와 상기 복수의 구동부(200) 각각을 연결하는 링크부(400)를 포함하여 이루어지고, 상기 구동부(200) 작동에 의해 상기 링크부(400)를 구동함으로써 상기 종말 작동체(300)의 위치 및 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention is provided in the frame unit 100 forming the outer shape, a plurality of driving units 200 coupled to the frame unit 100 and operated individually, and the frame unit 100 And a terminal actuator 300 on which a device for performing a predetermined operation is mounted on the bottom surface, and a link unit 400 connecting each of the terminal actuator 300 and the plurality of driving units 200 A manipulator is provided, characterized in that the position and posture of the terminal actuator 300 are controlled by driving the link unit 400 by the operation of the driving unit 200.

또한, 상기 프레임부(100)는 중심부에 관통구멍(h1)이 형성된 상판(110)과, 상기 상판(110)의 하부측에 구비되며 중심부에 관통구멍(h2)이 형성된 하판(120) 및 상기 상판(110)과 하판(120) 사이를 연결하여 결합된 다수개의 가이드핀(130)을 포함하여 이루어진다.In addition, the frame unit 100 includes an upper plate 110 having a through hole h1 in the center, a lower plate 120 provided at a lower side of the upper plate 110 and having a through hole h2 in the center, and the It comprises a plurality of guide pins 130 coupled by connecting the upper plate 110 and the lower plate 120.

또한, 상기 구동부(200)는 상기 하판(120)의 상부면에 결합되면서 상기 가이드핀(130) 사이에 배치되어 동력을 발생시키는 구동장치(210)와, 상기 구동장치(210)의 작동에 의해 스크루(screw) 구동되어 상, 하부측 방향으로 신축되는 구동축(220)과, 상기 구동축(220)에 결합되어 상기 구동축(220)의 신축에 의해 상기 가이드핀(130)을 따라 슬라이드 되는 슬라이드판(230)을 포함하여 이루어진다.In addition, the driving unit 200 is coupled to the upper surface of the lower plate 120 and disposed between the guide pins 130 to generate power, and by the operation of the driving device 210 A drive shaft 220 that is driven by a screw to expand and contract in the upper and lower directions, and a slide plate that is coupled to the drive shaft 220 and slides along the guide pin 130 by the expansion and contraction of the drive shaft 220 ( 230).

또한, 상기 링크부(400)는 로드(rod) 형상이되, 상기 링크부(400)의 일측은 상기 슬라이드판(230)에 연결되고, 상기 링크부(400)의 타측은 상기 종말 작동체(300)에 연결된다.In addition, the link unit 400 has a rod shape, one side of the link unit 400 is connected to the slide plate 230, and the other side of the link unit 400 is the terminal actuator ( 300).

또한, 상기 링크부(400)의 일측과 타측 각각은, 링크부(400)의 중심축(C2) 주위를 회전 가능하게 지지된다.In addition, each of one side and the other side of the link unit 400 is rotatably supported around the central axis C2 of the link unit 400.

또한, 상기 슬라이드판(230)의 바닥면에는 상기 링크부(400)의 일측이 삽입 결합되는 결합홈(231)이 형성되고, 상기 슬라이드판(230)의 양측면에는 각각의 슬라이드판(230) 양측에 구비되는 가이드핀(130)의 외주면을 따라 내입된 가이드홈(232)이 형성된다.In addition, a coupling groove 231 into which one side of the link unit 400 is inserted and coupled is formed on the bottom surface of the slide plate 230, and both sides of the slide plate 230 are provided on both sides of the slide plate 230. A guide groove 232 inserted along the outer circumferential surface of the guide pin 130 is formed.

또한, 상기 구동축(220)과 대응되는 슬라이드판(230)의 바닥면에는 상기 볼베어링(240)이 결합되는 볼베어링 결합홈(233)이 형성됨으로써 상기 슬라이드판(230)과 구동축(220)은 상기 볼베어링(240)을 통하여 연결된다.In addition, a ball bearing coupling groove 233 to which the ball bearing 240 is coupled is formed on the bottom surface of the slide plate 230 corresponding to the drive shaft 220, so that the slide plate 230 and the drive shaft 220 are provided with the ball bearing. It is connected through 240.

또한, 상기 종말 작동체(300)는 원형 또는 다각형을 이루는 판재 형상이되, 상기 종말 작동체(300)의 상부면에는 상기 링크부(400)의 타측이 삽입 결합되는 결합홈(301)이 복수개 형성된다.In addition, the terminal actuator 300 has a circular or polygonal plate shape, and the upper surface of the terminal actuator 300 has a plurality of coupling grooves 301 into which the other side of the link portion 400 is inserted and coupled. Is formed.

그리고 상기 구동장치(210)와 슬라이드판(230) 및 링크부(400)가 6개 구비되어 상기 종말 작동체(300)는 6 자유도를 갖는 경우, 상기 종말 작동체(300) 상부면에 형성되는 6개의 결합홈(301)은, 상기 종말 작동체(300)의 중심으로부터 동일한 거리를 이루면서 2개씩 한 쌍으로 상기 종말 작동체(300)의 중심을 기준으로 120도의 균등 간격으로 형성된다.And when the driving device 210, the slide plate 230, and the link part 400 are provided with six so that the terminal actuator 300 has 6 degrees of freedom, the terminal actuator 300 is formed on the upper surface. The six coupling grooves 301 are formed at equal intervals of 120 degrees with respect to the center of the terminal actuator 300 as a pair of two while forming the same distance from the center of the terminal actuator 300.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted in a conventional and dictionary meaning, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to describe his or her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 소형화된 크기에 의해 병렬 구조의 경량화가 이루어져 휴대성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect of improving portability by reducing the weight of the parallel structure due to the miniaturized size.

또한, 구동장치의 스크류 구동을 통해 슬라이드판을 정밀하게 이동시킬 수 있어 종말 작동체의 위치/자세 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to precisely move the slide plate through the screw driving of the driving device, thereby improving the position/position precision of the terminal actuator.

또한, 슬라이드판과 구동축을 볼베어링을 통해 연결함으로써 스크류 구동을 병진구동으로 변화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by connecting the slide plate and the drive shaft through a ball bearing, there is an effect that the screw drive can be changed to a translation drive.

도 1은 종래 기술에 의한 매니퓰레이터의 일례를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 매니퓰레이터를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 매니퓰레이터를 개략적으로 도시한 정면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 프레임부를 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 슬라이드판과 종말 작동체 및 링크부의 결합구조를 개략적으로 도시한 (a)평면도, (b)정면도, (c)저면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 종말 작동체를 개략적으로 도시한 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 링크부를 개략적으로 도시한 정면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 슬라이드판의 동작에 따른 링크부의 구동을 개략적으로 도시한 정면도이다.1 is a diagram showing an example of a manipulator according to the prior art;
2 is a perspective view schematically showing a manipulator according to an embodiment of the present invention;
3 is a front view schematically showing a manipulator according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a perspective view schematically showing a frame unit according to an embodiment of the present invention,
5 is a (a) plan view, (b) a front view, (c) a bottom view schematically showing a coupling structure of a slide plate and an end actuator and a link unit according to an embodiment of the present invention
6 is a plan view schematically showing an end actuator according to an embodiment of the present invention;
7 is a front view schematically showing a link portion according to an embodiment of the present invention,
8 is a front view schematically showing the driving of the link portion according to the operation of the slide plate according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

아울러, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following examples are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative of the elements presented in the claims of the present invention, and are included in the technical idea throughout the specification of the present invention and the composition of the claims. Embodiments including elements that can be substituted as equivalents in elements may be included in the scope of the present invention.

첨부된 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 매니퓰레이터를 개략적으로 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 매니퓰레이터를 개략적으로 도시한 정면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 프레임부를 개략적으로 도시한 사시도, 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 슬라이드판과 종말 작동체 및 링크부의 결합구조를 개략적으로 도시한 (a)평면도, (b)정면도, (c)저면도, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 종말 작동체를 개략적으로 도시한 평면도, 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 링크부를 개략적으로 도시한 정면도, 도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 슬라이드판의 동작에 따른 링크부의 구동을 개략적으로 도시한 정면도이다.2 is a perspective view schematically showing a manipulator according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is a front view schematically showing a manipulator according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a preferred embodiment of the present invention. A perspective view schematically showing a frame unit according to an embodiment, FIG. 5 is a (a) plan view, (b) a front view schematically showing a coupling structure of a slide plate, an end actuator, and a link unit according to a preferred embodiment of the present invention Figure, (c) a bottom view, Figure 6 is a plan view schematically showing an end actuator according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a front view schematically showing a link portion according to an embodiment of the present invention , Figure 8 is a front view schematically showing the driving of the link according to the operation of the slide plate according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 2 이하를 참조하면 본 발명에 따른 매니퓰레이터(1)는 외형을 이루는 프레임부(100)와, 상기 프레임부(100)에 결합되며 개별적으로 작동되는 복수의 구동부(200)와, 상기 프레임부(100) 내측에 구비되고 바닥면에는 소정의 작업을 행하는 디바이스(device)가 장착되는 종말 작동체(300)와, 상기 종말 작동체(300)와 상기 복수의 구동부(200) 각각을 연결하는 링크부(400)를 포함하여 이루어진다.Referring to the accompanying Figure 2 below, the manipulator 1 according to the present invention comprises a frame unit 100 forming an outer shape, a plurality of driving units 200 coupled to the frame unit 100 and operated individually, and the frame. The terminal actuator 300, which is provided inside the unit 100 and on which a device for performing a predetermined operation is mounted on the bottom surface, connects the terminal actuator 300 and the plurality of driving units 200, respectively. It comprises a link unit 400.

이때, 상기 매니퓰레이터(1)는 상기 구동부(200) 작동에 의해 상기 링크부(400)를 구동함으로써 상기 종말 작동체(300)의 위치 및 자세를 제어한다.At this time, the manipulator 1 controls the position and posture of the terminal actuator 300 by driving the link unit 400 by the operation of the driving unit 200.

또한, 상기 프레임부(100)는 중심부에 관통구멍(h1)이 형성된 상판(110)과, 상기 상판(110)의 하부측에 구비되며 중심부에 관통구멍(h2)이 형성된 하판(120) 및 상기 상판(110)과 하판(120) 사이를 연결하여 결합된 다수개의 가이드핀(130)을 포함하여 이루어진다.In addition, the frame unit 100 includes an upper plate 110 having a through hole h1 in the center, a lower plate 120 provided at a lower side of the upper plate 110 and having a through hole h2 in the center, and the It comprises a plurality of guide pins 130 coupled by connecting the upper plate 110 and the lower plate 120.

또한, 상기 가이드핀(130)의 양단은 상기 상판(110)의 바닥면과 하판(120)의 상부면에 각각 직각을 이루도록 결합된다. In addition, both ends of the guide pin 130 are coupled to form a right angle to the bottom surface of the upper plate 110 and the upper surface of the lower plate 120, respectively.

또한, 상기 상판(110)과 하판(120)의 중심은 동일한 수직 중심축 선상(C1)에 위치하며, 상기 가이드핀(130)은 상기 수직 중심축(C1)을 중심으로 방사상으로 균등한 간격으로 배치된다.In addition, the centers of the upper plate 110 and the lower plate 120 are located on the same vertical central axis line (C1), and the guide pins 130 are radially equally spaced around the vertical central axis (C1). Is placed.

또한, 상기 가이드핀(130)은 상기 수직 중심축(C1)에 대해 동일한 간격을 두며 배치된다. In addition, the guide pins 130 are disposed at equal intervals with respect to the vertical central axis C1.

이때, 상기 상판(110)과 하판(120)의 직경은 18mm 내지 22mm이고, 상기 가이드핀(130)의 길이는 15mm 내지 25mm로 형성된다. At this time, the diameter of the upper plate 110 and the lower plate 120 is 18mm to 22mm, and the length of the guide pin 130 is formed to be 15mm to 25mm.

한편, 상기 구동부(200)는 상기 하판(120)의 상부면에 결합되면서 상기 가이드핀(130) 사이에 배치되어 동력을 발생시키는 구동장치(210)와, 상기 구동장치(210)의 작동에 의해 스크루(screw) 구동되어 상, 하부측 방향으로 신축되는 구동축(220)과, 상기 구동축(220)에 결합되어 상기 구동축(220)의 신축에 의해 상기 가이드핀(130)을 따라 슬라이드 되는 슬라이드판(230)을 포함하여 이루어진다.On the other hand, the driving unit 200 is coupled to the upper surface of the lower plate 120 and disposed between the guide pins 130 to generate power and the driving device 210 by the operation of the driving device 210 A drive shaft 220 that is driven by a screw to expand and contract in the upper and lower directions, and a slide plate that is coupled to the drive shaft 220 and slides along the guide pin 130 by the expansion and contraction of the drive shaft 220 ( 230).

이때, 상기 구동장치(210)는 일실시예로써 압전모터로 구비될 수 있다.In this case, the driving device 210 may be provided as a piezoelectric motor as an embodiment.

또한, 상기 압전모터의 크기는 2mm(가로)*2mm(세로)*6mm(길이) 내지 4mm(가로)*4mm(세로)*8mm(길이)로 형성된다. In addition, the piezoelectric motor has a size of 2 mm (width) * 2 mm (length) * 6 mm (length) to 4 mm (width) * 4 mm (length) * 8 mm (length).

따라서 정밀 구동이 가능한 압전 모터를 사용함으로써 상기 구동축(220)을 정밀하게 구동시킬 수 있어 상기 종말 작동체(300)의 위치/자세를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.Therefore, by using a piezoelectric motor capable of precise driving, the drive shaft 220 can be precisely driven, so that the position/position of the terminal actuator 300 can be more precisely controlled.

또한, 상기 슬라이드판(230)에는 볼베어링(240)이 결합되어 상기 슬라이드판(230)과 구동축(220)은 상기 볼베어링(240)을 통하여 연결된다.In addition, a ball bearing 240 is coupled to the slide plate 230 so that the slide plate 230 and the drive shaft 220 are connected through the ball bearing 240.

즉, 상기 구동축(220)과 대응되는 슬라이드판(230)의 바닥면에는 상기 볼베어링(240)이 결합되는 볼베어링 결합홈(233)이 형성되며, 상기 볼베어링(240)의 내륜에 상기 구동축(220)이 연결된다.That is, a ball bearing coupling groove 233 to which the ball bearing 240 is coupled is formed on the bottom surface of the slide plate 230 corresponding to the drive shaft 220, and the drive shaft 220 is in the inner ring of the ball bearing 240. Is connected.

또한, 상기 슬라이드판(230)의 양측면에는 각각의 슬라이드판(230) 양측에 구비되는 가이드핀(130)의 외주면을 따라 내입된 가이드홈(232)이 형성된다. In addition, guide grooves 232 inserted along the outer circumferential surfaces of guide pins 130 provided on both sides of each slide plate 230 are formed on both side surfaces of the slide plate 230.

따라서 상기 볼베어링(240)에 의해 상기 구동축(220)의 스크루 구동이 병진 구동으로 변화됨으로써 상기 구동축(220)의 동작에 의해 상기 슬라이드판(230)은 상하로 움직이게 된다. Accordingly, the screw drive of the drive shaft 220 is changed to translational drive by the ball bearing 240, so that the slide plate 230 moves up and down by the operation of the drive shaft 220.

또한, 상기 볼베어링(240)의 직경은 2mm 내지 5mm로 형성될 수 있다.In addition, the diameter of the ball bearing 240 may be formed of 2mm to 5mm.

또한, 상기 링크부(400)는 로드(rod) 형상이되, 상기 링크부(400)의 일측은 상기 슬라이드판(230)에 연결되고, 상기 링크부(400)의 타측은 상기 종말 작동체(300)에 연결된다.In addition, the link unit 400 has a rod shape, one side of the link unit 400 is connected to the slide plate 230, and the other side of the link unit 400 is the terminal actuator ( 300).

그리고 상기 링크부(400)의 일측과 타측 각각은, 링크부(400)의 중심축(C2) 주위를 회전 가능하게 지지된다. In addition, each of one side and the other side of the link unit 400 is rotatably supported around a central axis C2 of the link unit 400.

이때, 상기 슬라이드판(230)의 바닥면에는 상기 링크부(400)의 일측이 삽입 결합되는 결합홈(231)이 형성된다. In this case, a coupling groove 231 into which one side of the link unit 400 is inserted and coupled is formed on the bottom surface of the slide plate 230.

또한, 상기 종말 작동체(300)는 원형 또는 다각형을 이루는 판재 형상이되, 상기 종말 작동체(300)의 상부면에는 상기 링크부(400)의 타측이 삽입 결합되는 결합홈(301)이 복수개 형성된다.In addition, the terminal actuator 300 has a circular or polygonal plate shape, and the upper surface of the terminal actuator 300 has a plurality of coupling grooves 301 into which the other side of the link portion 400 is inserted and coupled. Is formed.

또한, 상기 구동장치(210)와 슬라이드판(230) 및 링크부(400)가 6개 구비되어 상기 종말 작동체(300)는 6자유도를 갖는 경우, 상기 종말 작동체(300) 상부면에 형성되는 6개의 결합홈(301)은 상기 종말 작동체(300)의 중심으로부터 동일한 거리를 이루면서 2개씩 한 쌍으로 상기 종말 작동체(300)의 중심을 기준으로 120도의 균등 간격으로 형성된다. In addition, when the driving device 210, the slide plate 230, and the link unit 400 are provided with six so that the terminal actuator 300 has 6 degrees of freedom, it is formed on the upper surface of the terminal actuator 300 The six coupling grooves 301 are formed at equal distances of 120 degrees with respect to the center of the terminal actuator 300 as a pair of two while forming the same distance from the center of the terminal actuator 300.

또한, 상기 링크부(400)의 양측은 링크부(400)의 중심축(C2) 주위를 회전 가능하게 지지되도록 관절부(410)가 형성된다. In addition, both sides of the link unit 400 are formed with joints 410 so as to be rotatably supported around the central axis C2 of the link unit 400.

따라서 상기 슬라이드판(230)이 상기 가이드핀(130)을 따라 상하로 이동하게 되면 상기 관절부(410)에 의해 링크부(400)가 휘어져 상기 종말 작동체(300)의 위치/자세를 변화시킨다. Therefore, when the slide plate 230 moves up and down along the guide pin 130, the link unit 400 is bent by the joint unit 410 to change the position/position of the terminal actuator 300.

도 8에 도시된 바와 같이 상기 관절부(400)는 상기 링크부(400) 중심축(C2)과 링크부(400)의 일측단부 중심축(C3) 사이의 각도가 θ1만큼 꺾일 수 있도록 지지한다.As shown in FIG. 8, the joint part 400 supports so that the angle between the central axis C2 of the link part 400 and the central axis C3 of one end of the link part 400 can be bent by θ1.

마찬가지로 상기 관절부(400)는 상기 링크부(400) 중심축(C2)과 링크부(400)의 타측단부 중심축(C4) 사이의 각도가 θ2만큼 꺾일 수 있도록 지지한다. Likewise, the joint part 400 supports so that the angle between the central axis C2 of the link part 400 and the central axis C4 of the other end of the link part 400 can be bent by θ2.

따라서 상기 프레임부(100), 구동부(200), 종말 작동체(300), 링크부(400)를 정밀 가공을 통해 소형화를 이룸과 동시에 링크부(400)의 마찰을 최소화하여 매니퓰레이터(1)의 소형화를 실현할 수 있다. Accordingly, the frame unit 100, the driving unit 200, the terminal actuator 300, and the link unit 400 are miniaturized through precision machining, and at the same time, the friction of the link unit 400 is minimized. Miniaturization can be realized.

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, this is for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and within the technical idea of the present invention, those of ordinary skill in the art It is clear that modifications or improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be made clear by the appended claims.

100 : 프레임부 110 : 상판
120 : 하판 130 : 가이드핀
200 : 구동부 210 : 구동장치
220 : 구동축 230 : 슬라이드판
300 : 종말 작동체 400 : 링크부100: frame unit 110: upper plate
120: lower plate 130: guide pin
200: driving unit 210: driving device
220: drive shaft 230: slide plate
300: terminal actuator 400: link portion

Claims (8)

외형을 이루는 프레임부(100)와,
상기 프레임부(100)에 결합되며 개별적으로 작동되는 복수의 구동부(200)와,
상기 프레임부(100) 내측에 구비되고 바닥면에는 소정의 작업을 행하는 디바이스(device)가 장착되는 종말 작동체(300)와,
상기 종말 작동체(300)와 상기 복수의 구동부(200) 각각을 연결하는 링크부(400)를 포함하여 이루어지고,
상기 구동부(200) 작동에 의해 상기 링크부(400)를 구동함으로써 상기 종말 작동체(300)의 위치 및 자세를 제어하는 것을 특징으로 하되,
상기 프레임부(100)는,
중심부에 관통구멍(h1)이 형성된 상판(110)과,
상기 상판(110)의 하부측에 구비되며 중심부에 관통구멍(h2)이 형성된 하판(120) 및
상기 상판(110)과 하판(120) 사이를 연결하여 결합된 다수개의 가이드핀(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.The frame portion 100 constituting the outer shape,
A plurality of driving units 200 coupled to the frame unit 100 and operated individually,
A terminal actuator 300 provided inside the frame unit 100 and on which a device for performing a predetermined operation is mounted on the bottom surface,
It comprises a link unit 400 connecting each of the terminal actuator 300 and the plurality of driving units 200,
It characterized in that the position and posture of the terminal actuator 300 is controlled by driving the link unit 400 by the operation of the driving unit 200,
The frame part 100,
An upper plate 110 having a through hole h1 formed in the center thereof,
The lower plate 120 provided on the lower side of the upper plate 110 and having a through hole h2 formed in the center thereof, and
A manipulator comprising a plurality of guide pins 130 connected by connecting the upper plate 110 and the lower plate 120 to each other. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상판(110)과 하판(120)의 중심은 동일한 수직 중심축 선상(C1)에 위치하며,
상기 가이드핀(130)은 상기 수직 중심축(C1)을 중심으로 방사상으로 균등한 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터. The method of claim 1,
The center of the upper plate 110 and the lower plate 120 is located on the same vertical central axis line (C1),
The guide pin 130 is a manipulator, characterized in that arranged radially at equal intervals about the vertical central axis (C1). 제1항에 있어서, 상기 구동부(200)는,
상기 하판(120)의 상부면에 결합되면서 상기 가이드핀(130) 사이에 배치되어 동력을 발생시키는 구동장치(210)와,
상기 구동장치(210)의 작동에 의해 스크루(screw) 구동되어 상, 하부측 방향으로 신축되는 구동축(220)과,
상기 구동축(220)에 결합되어 상기 구동축(220)의 신축에 의해 상기 가이드핀(130)을 따라 슬라이드 되는 슬라이드판(230)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.The method of claim 1, wherein the driving unit 200,
A driving device 210 that is coupled to the upper surface of the lower plate 120 and is disposed between the guide pins 130 to generate power,
A drive shaft 220 that is driven by a screw by the operation of the driving device 210 and expands and contracts in the upper and lower directions,
A manipulator comprising a slide plate 230 coupled to the drive shaft 220 and slid along the guide pin 130 by the expansion and contraction of the drive shaft 220. 제4항에 있어서,
상기 구동장치(210)는 압전모터인 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.The method of claim 4,
The driving device 210 is a manipulator, characterized in that the piezoelectric motor. 제4항에 있어서,
상기 슬라이드판(230)에는 볼베어링(240)이 결합되어 상기 슬라이드판(230)과 구동축(220)은 상기 볼베어링(240)을 통하여 연결되며,
상기 볼베어링(240)에 의해 상기 구동축(220)의 스크루 구동이 병진 구동으로 변화되는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터. The method of claim 4,
A ball bearing 240 is coupled to the slide plate 230 so that the slide plate 230 and the drive shaft 220 are connected through the ball bearing 240,
The manipulator, characterized in that the screw drive of the drive shaft 220 is changed to translation drive by the ball bearing 240. 제4항에 있어서,
상기 링크부(400)는 로드(rod) 형상이되,
상기 링크부(400)의 일측은 상기 슬라이드판(230)에 연결되고,
상기 링크부(400)의 타측은 상기 종말 작동체(300)에 연결된 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터. The method of claim 4,
The link part 400 has a rod shape,
One side of the link unit 400 is connected to the slide plate 230,
The manipulator, characterized in that the other side of the link unit 400 is connected to the terminal actuator 300. 제7항에 있어서,
상기 링크부(400)의 일측과 타측 각각은, 링크부(400)의 중심축(C2) 주위를 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 매니퓰레이터.The method of claim 7,
Each of the one side and the other side of the link unit 400 is rotatably supported around a central axis (C2) of the link unit 400.
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