KR102340814B1

KR102340814B1 - Robot joint driving device

Info

Publication number: KR102340814B1
Application number: KR1020200139304A
Authority: KR
Inventors: 김진현; 조정산; 한상철; 박상신; 김진탁; 김정영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-12-17

Abstract

According to an embodiment of the present invention, a robot joint driving device comprises: a case; a support member provided between one side of the case and the other side of the case, and having a cylindrical shape; a rotation member provided to surround the outer surface of the support member and provided with a cam portion formed in a spiral shape; a link connected to the rotation member; a first hydraulic cylinder coupled to the other side of the case and provided with a first rod reciprocating in a first direction or a second direction opposite to the first direction while in contact with the cam portion; and a second hydraulic cylinder coupled to the other side of the case, separated from the first hydraulic cylinder, and provided with a second rod reciprocating in the second direction or the first direction opposite to the movement direction of the first rod while in contact with the cam portion. When the first rod moves in the first direction, the first rod applies a force to the cam portion so that the rotation member rotates clockwise together with the link. When the second rod moves in the first direction, the second rod applies a force to the cam portion so that the rotation member rotates counterclockwise together with the link. The present invention increases an output torque of the link while preventing backlash.

Description

Robot joint driving device {ROBOT JOINT DRIVING DEVICE}

본 발명은 로봇 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 건설 기계용 또는 재난대응용 로봇의 소형화를 이루면서 높은 자유도를 갖는 로봇 관절을 구현하기 위한 로봇 관절 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to robot technology, and more particularly, to a robot joint driving device for realizing a robot joint having a high degree of freedom while achieving miniaturization of a robot for construction machines or disaster response.

건설 작업 환경과 재난 작업 환경과 같은 극한의 작업 현장에서는 굴삭기 등 다양한 기계들이 사용된다. 이러한 기계들은 현장에서 강인한 성능을 발휘할 수 있도록 유압을 이용하여 동력을 발생시킨다.In extreme work sites, such as construction work environments and disaster work environments, a variety of machines such as excavators are used. These machines generate power using hydraulic pressure to exhibit robust performance in the field.

그러나, 종래의 기계들은 적은 자유도를 가지는 회전 관절들로 구성되어 비교적 단순한 작업들만 수행하는 문제가 있다.However, there is a problem in that conventional machines are composed of rotary joints having a small degree of freedom to perform only relatively simple tasks.

한편, 높은 자유도를 가진 회전 관절을 구현하기 위한 메커니즘은 다수의 링크 구조, 랙앤피니언기어, 헬리컬 기어, 베인 액추에이터 등이 있다.On the other hand, a mechanism for realizing a rotary joint with a high degree of freedom includes a plurality of link structures, rack and pinion gears, helical gears, vane actuators, and the like.

다수의 링크 구조로 회전 관절을 구현하는 경우, 예를 들어, 4절 링크 구조에 유압 실린더를 이용하여 회전 관절을 구현하면, 유압 실린더가 링크의 길이 방향이 아닌 다른 방향으로 배치되므로, 회전 관절의 전체적인 부피가 증가하게 되어 결과적으로 회전 관절의 소형화하기에 어려운 문제가 있다.When implementing a rotary joint with a plurality of link structures, for example, if a rotary joint is implemented using a hydraulic cylinder in a four-section link structure, since the hydraulic cylinder is disposed in a direction other than the longitudinal direction of the link, the As the overall volume increases, there is a problem in that it is difficult to miniaturize the rotary joint as a result.

랙앤피니언기어를 이용하여 회전 관절을 구현하는 경우, 링크의 길이 방향을 따라 랙이 배치되나, 랙의 이동 구간을 확보하기 위해서 회전 관절의 전체 길이가 길어지고, 백래쉬가 발생되고, 외부 충격에 의해 기어가 파손되는 문제가 있다.When implementing a rotary joint using a rack and pinion gear, the rack is arranged along the length direction of the link, but in order to secure the movement section of the rack, the overall length of the rotary joint becomes longer, backlash is generated, and the There is a problem that the gear is broken.

헬리컬 기어를 이용하여 회전 관절을 구현하는 경우, 랙앤피니언기어에 비해 회전 관절의 전체 길이가 길어지는 문제는 해결되나, 결국 랙앤피니언기어와 마찬가지로, 백래쉬가 발생되고, 외부 충격에 의해 기어가 파손되는 문제가 있다.When a rotation joint is implemented using a helical gear, the problem that the overall length of the rotation joint becomes longer compared to a rack and pinion gear is solved, but in the end, like a rack and pinion gear, backlash occurs and the gear is damaged by an external impact. there is a problem.

베인 액추에이터를 이용하여 회전 관절을 구현하는 경우, 출력 토크가 낮고, 회전 관절의 무게가 증가하는 문제가 있다.When a rotary joint is implemented using a vane actuator, there is a problem in that the output torque is low and the weight of the rotary joint is increased.

즉, 랙앤피니언기어나 헬리컬기어를 이용하는 경우, 백래쉬 문제와 파손 문제가 있고, 베인 액추에이터를 이용하는 경우, 회전 관절의 전체 무게에 비하여 출력 토크가 낮으므로, 유압 실린더가 링크의 길이 방향을 따라 배치될 수 있는 구조의 연구가 필요한 실정이다.That is, when using a rack and pinion gear or a helical gear, there are backlash problems and damage problems. There is a need for a study of the possible structure.

등록특허공보 제10-1362487호(2014.02.21.)(유압 모터)Registered Patent Publication No. 10-1362487 (2014.02.21.) (hydraulic motor)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 건설 작업 현장 또는 재난 작업 현장 등 극한의 작업 현장에서 사용될 수 있도록 출력 토크를 높이면서 자유도가 높은 로봇 관절 구동 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, and to provide a robot joint driving device with a high degree of freedom while increasing the output torque so that it can be used in extreme work sites such as construction work sites or disaster work sites.

또한, 회전 관절의 링크의 길이 방향을 따라 유압 실린더가 배치되어 소형화가 가능한 로봇 관절 구동 장치를 제공하고자 한다.In addition, a hydraulic cylinder is arranged along the longitudinal direction of the link of the rotary joint to provide a robot joint driving device capable of miniaturization.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치는, 케이스; 상기 케이스의 일측과 상기 케이스의 타측 사이에 구비되고, 원통 형상으로 이루어지는 지지 부재; 상기 지지 부재의 외측면을 감싸도록 구비되고, 나선 형상으로 이루어지는 캠부가 구비되는 회전 부재; 상기 회전 부재와 연결되는 링크; 상기 케이스의 타측에 결합되고, 상기 캠부에 접하면서 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향을 따라 왕복 이동되는 제1 로드가 구비되는 제1 유압 실린더; 및 상기 케이스의 타측에 결합되고, 상기 제1 유압 실린더와 이격되어 배치되고, 상기 캠부에 접하면서 상기 제1 로드의 이동 방향과 반대 방향인 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향을 따라 왕복 이동되는 제2 로드가 구비되는 제2 유압 실린더를 포함하고, 상기 제1 로드가 상기 제1 방향으로 이동되면, 상기 제1 로드가 상기 캠부에 힘을 가하여 상기 회전 부재는 상기 링크와 함께 시계 방향으로 회전되고, 상기 제2 로드가 상기 제1 방향으로 이동되면, 상기 제2 로드가 상기 캠부에 힘을 가하여 상기 회전 부재는 상기 링크와 함께 반시계 방향으로 회전될 수 있다.In order to solve the above problems, the robot joint drive device according to an embodiment of the present invention, the case; a support member provided between one side of the case and the other side of the case and having a cylindrical shape; a rotation member provided to surround the outer surface of the support member and provided with a cam portion formed in a spiral shape; a link connected to the rotating member; a first hydraulic cylinder coupled to the other side of the case and provided with a first rod reciprocating in a first direction or a second direction opposite to the first direction while in contact with the cam portion; and coupled to the other side of the case, disposed spaced apart from the first hydraulic cylinder, and reciprocally moved along the first direction or the second direction opposite to the moving direction of the first rod while in contact with the cam a second hydraulic cylinder provided with a second rod, and when the first rod is moved in the first direction, the first rod applies a force to the cam portion so that the rotating member rotates clockwise together with the link When the second rod is moved in the first direction, the second rod may apply a force to the cam so that the rotating member may be rotated counterclockwise together with the link.

이 때, 상기 제1 로드가 상기 제1 방향으로 이동되면, 상기 제2 로드가 상기 제2 방향으로 이동되고, 상기 제2 로드가 상기 제1 방향으로 이동되면, 상기 제1 로드가 상기 제2 방향으로 이동될 수 있다.At this time, when the first rod moves in the first direction, the second rod moves in the second direction, and when the second rod moves in the first direction, the first rod moves in the second direction direction can be moved.

이 때, 상기 제1 로드의 일단에는 상기 캠부 상에서 구름 운동하는 제1 볼이 구비되고, 상기 제2 로드의 일단에는 상기 캠부 상에서 구름 운동하는 제2 볼이 구비될 수 있다.At this time, one end of the first rod may be provided with a first ball rolling on the cam portion, and one end of the second rod may be provided with a second ball rolling on the cam portion.

이 때, 상기 캠부는, 상기 제1 볼과 접하는 제1 캠홈; 및 상기 제2 볼과 접하는 제2 캠홈을 포함하고, 상기 제2 캠홈은 상기 제1 캠홈과 대칭적으로 형성될 수 있다.At this time, the cam portion, a first cam groove in contact with the first ball; and a second cam groove in contact with the second ball, wherein the second cam groove may be formed symmetrically with the first cam groove.

이 때, 상기 로봇 관절 구동 장치는, 상기 제1 로드가 직선으로 이동되도록 상기 제1 로드의 일단에 회전 가능하게 연결되는 제1 가이드 부재; 및 상기 제2 로드가 직선으로 이동되도록 상기 제2 로드의 일단에 회전 가능하게 연결되는 제2 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.At this time, the robot joint driving device, a first guide member rotatably connected to one end of the first rod so that the first rod is moved in a straight line; and a second guide member rotatably connected to one end of the second rod so that the second rod moves in a straight line.

이 때, 상기 제1 가이드 부재는, 상기 케이스에 형성된 제1 가이드 홈을 따라 이동되는 제1 롤러; 및 상기 제1 롤러와 나란하게 구비되고, 상기 지지 부재에 형성된 제2 가이드 홈을 따라 이동되는 제2 롤러를 포함하고, 상기 제2 가이드 부재는, 상기 케이스에 형성된 제3 가이드 홈을 따라 이동되는 제3 롤러; 및 상기 제3 롤러와 나란하게 구비되고, 상기 지지 부재에 형성된 제4 가이드 홈을 따라 이동되는 제4 롤러를 포함할 수 있다.In this case, the first guide member may include: a first roller moving along a first guide groove formed in the case; and a second roller provided in parallel with the first roller and moved along a second guide groove formed in the support member, wherein the second guide member is moved along a third guide groove formed in the case a third roller; and a fourth roller provided in parallel with the third roller and moved along a fourth guide groove formed in the support member.

이 때, 상기 제1 가이드 홈, 상기 제2 가이드 홈, 상기 제3 가이드 홈 및 상기 제4 가이드 홈은 V자 형상으로 이루어지고, 상기 제1 롤러, 상기 제2 롤러, 상기 제3 롤러 및 상기 제4 롤러 각각은 상기 제1 가이드 홈, 상기 제2 가이드 홈, 상기 제3 가이드 홈 및 상기 제4 가이드 홈 각각과 대응하도록 형성될 수 있다.In this case, the first guide groove, the second guide groove, the third guide groove, and the fourth guide groove are formed in a V shape, and the first roller, the second roller, the third roller and the Each of the fourth rollers may be formed to correspond to each of the first guide groove, the second guide groove, the third guide groove, and the fourth guide groove.

이 때, 상기 케이스의 일측에는 상기 제1 유압 실린더의 내부와 연통되는 제1 공기 배출 통로와 상기 제2 유압 실린더의 내부와 연통되는 제2 공기 배출 통로가 형성될 수 있다.In this case, a first air exhaust passage communicating with the inside of the first hydraulic cylinder and a second air exhaust passage communicating with the inside of the second hydraulic cylinder may be formed on one side of the case.

이 때, 상기 로봇 관절 구동 장치는, 상기 지지 부재의 내부에 구비되고, 상기 회전 부재의 위치를 감지하는 회전형 위치 센서를 더 포함할 수 있다.At this time, the robot joint driving device, provided on the inside of the support member, may further include a rotation type position sensor for detecting the position of the rotation member.

이 때, 상기 제1 로드의 일단과 상기 제2 로드의 일단은 상기 캠부를 가압할 수 있다.In this case, one end of the first rod and one end of the second rod may press the cam part.

이 때, 상기 제1 로드의 일단과 상기 제2 로드의 일단은 상기 캠부를 당길 수 있다.In this case, one end of the first rod and one end of the second rod may pull the cam part.

본 발명의 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치는, 제1 유압 실린더에 의해 이동되는 제1 로드와 제2 유압 실린더에 의해 이동되는 제2 로드가 나선 형상을 가진 캠부를 가압하여 링크를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴에 따라, 종래의 기어 방식의 관절에 의해 발생되는 백래쉬가 방지되면서 링크의 출력 토크를 높이는 이점이 있다.Robot joint drive device according to an embodiment of the present invention, the first rod moved by the first hydraulic cylinder and the second rod moved by the second hydraulic cylinder presses the cam portion having a spiral shape to move the link clockwise or As it rotates counterclockwise, there is an advantage of increasing the output torque of the link while preventing backlash generated by the conventional gear joint.

또한, 제1 유압 실린더와 제2 유압 실린더가 회전 관절의 링크의 역할을 수행하는 케이스의 길이 방향으로 배치되어, 종래의 4절 링크 구조에 유압 실린더가 링크의 다른 방향으로 배치되는 것에 비하여 로봇 관절의 소형화가 가능하다.In addition, the first hydraulic cylinder and the second hydraulic cylinder are arranged in the longitudinal direction of the case performing the role of the link of the rotary joint, compared to the conventional four-section link structure in which the hydraulic cylinder is arranged in the other direction of the link, the robot joint miniaturization is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 회전 부재를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 4의 표시된 A-A'의 단면도이다.
도 6은 제1 로드와 캠부가 접하는 모습을 중점적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 제1 로드와 캠부가 접하는 모습을 중점적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 측면도이다.
도 15는 도 14에 표시된 B-B'의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전 부재를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 평면도이다.1 is a perspective view showing a robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view showing a robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view illustrating the rotation member of FIG. 1 .
Figure 4 is a side view showing a robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 4 .
6 is a perspective view showing a state in which the first rod and the cam are in contact with each other.
7 is a side view mainly showing a state in which the first rod and the cam part are in contact.
8 is a view showing the operation of the robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view mainly showing the rotational position sensor of the robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view mainly showing the rotational position sensor of the robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view mainly showing the rotation type position sensor of the robot joint driving device according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view mainly showing the rotational position sensor of the robot joint driving device according to another embodiment of the present invention.
13 is a perspective view showing a robot joint driving device according to another embodiment of the present invention.
14 is a side view showing a robot joint driving device according to another embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view taken along line B-B' shown in FIG. 14 .
16 is a view showing a rotating member of the robot joint driving device according to various embodiments of the present invention.
17 is a plan view showing a robot joint driving device according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시예는 다양한 실시예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments according to the present invention can be variously modified. Certain embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings are only provided to facilitate understanding of the various embodiments. Accordingly, the technical spirit is not limited by the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings, and it should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above terminology is used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

본 발명의 실시예에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 발명의 실시예에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the embodiments of the present invention, terms such as “comprises” or “have” are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the embodiments of the present invention exist, It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

한편, 본 발명의 실시예에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, a “module” or “unit” for a component used in an embodiment of the present invention performs at least one function or operation. In addition, a “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of “modules” or a plurality of “units” other than a “module” or “unit” to be performed in specific hardware or to be executed in at least one processor may be integrated into at least one module. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

그 밖에도, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be abbreviated or omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 1의 회전 부재를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 측면도이고, 도 5는 도 4의 표시된 A-A'의 단면도이고, 도 6은 제1 로드와 캠부가 접하는 모습을 중점적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 제1 로드와 캠부가 접하는 모습을 중점적으로 나타내는 측면도이다.1 is a perspective view showing a robot joint driving device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view showing a robot joint driving device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a rotating member of Figure 1 showing A perspective view, Fig. 4 is a side view showing a robot joint driving device according to an embodiment of the present invention, Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Fig. 4, and Fig. 6 is a state in which the first rod and the cam are in contact. It is a perspective view mainly showing, and FIG. 7 is a side view showing a state in which the first rod and the cam part are in contact.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치(100)는 케이스(110), 상기 케이스(110)의 내부에 구비되는 지지 부재(120), 상기 지지 부재(120)의 외측면을 감싸도록 구비되는 회전 부재(130), 상기 회전 부재(130)와 연결되는 링크(140), 제1 로드(150)가 구비되는 제1 유압 실린더(171) 및 제2 로드(160)가 구비되는 제2 유압 실린더(173)를 포함한다.1 to 7, the robot joint driving device 100 according to an embodiment of the present invention is a case 110, a support member 120 provided inside the case 110, the support member ( A first hydraulic cylinder 171 and a second rod provided with a rotation member 130 provided to surround the outer surface of 120 , a link 140 connected to the rotation member 130 , and a first rod 150 . and a second hydraulic cylinder 173 provided with 160 .

상기 케이스(110)는 로봇 관절의 외관을 형성한다. 상기 케이스(110)는 육면체로 이루어진다. 다만, 상기 케이스(110)는 육면체로 이루어진 것에 한정되지 않고, 원통과 같이 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 케이스(110)는 금속 재질로 이루어진다. 다만, 상기 케이스(110)는 금속 재질로 이루어진 것에 한정되지 않고, 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic)과 같이 강도가 우수한 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 케이스(110)는 제1 플레이트(111), 제2 플레이트(112), 제3 플레이트(113) 및 제4 플레이트(114)를 포함한다. 상기 제1 플레이트(111)는 YZ평면과 나란하게 배치된다. 여기서, 상기 제1 플레이트(111)는 상기 케이스(110)의 일측으로 지칭된다. 상기 제2 플레이트(112)는 상기 제1 플레이트(111)의 일단으로부터 연장되고, XZ평면과 나란하게 배치된다. 상기 제3 플레이트(113)는 상기 제1 플레이트(111)의 타단으로부터 연장되고, 상기 제2 플레이트(112)와 나란하게 배치된다. 상기 제4 플레이트(114)는 상기 제2 플레이트(112)와 결합되면서 상기 제3 플레이트(113)와 결합된다. 여기서, 상기 제4 플레이트(114)는 상기 케이스(110)의 타측으로 지칭된다. 상기 제4 플레이트(114)는 상기 제1 플레이트(111)와 나란하게 배치된다.The case 110 forms the exterior of the robot joint. The case 110 is made of a hexahedron. However, the case 110 is not limited to being made of a hexahedron, and may be formed in various shapes such as a cylinder. The case 110 is made of a metal material. However, the case 110 is not limited to being made of a metal material, and may be made of various materials having excellent strength, such as fiber reinforced plastic. The case 110 includes a first plate 111 , a second plate 112 , a third plate 113 , and a fourth plate 114 . The first plate 111 is disposed parallel to the YZ plane. Here, the first plate 111 is referred to as one side of the case 110 . The second plate 112 extends from one end of the first plate 111 and is disposed parallel to the XZ plane. The third plate 113 extends from the other end of the first plate 111 and is disposed in parallel with the second plate 112 . The fourth plate 114 is coupled to the third plate 113 while being coupled to the second plate 112 . Here, the fourth plate 114 is referred to as the other side of the case 110 . The fourth plate 114 is disposed parallel to the first plate 111 .

상기 지지 부재(120)는 원통 형상으로 이루어진다. 상기 지지 부재(120)의 일측은 상기 제1 플레이트(111)와 연결되고, 상기 지지 부재(120)의 타측은 상기 제4 플레이트(114)와 결합된다. 즉, 상기 지지 부재(120)는 상기 제1 플레이트(111)와 상기 제4 플레이트(114) 사이에 배치된다. 상기 지지 부재(120)는 금속 재질로 이루어진다. 다만, 상기 지지 부재(120)는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 강도가 우수하면서 내충격성이 우수한 플라스틱과 같은 다양한 재질로 이루어질 수 있다.The support member 120 has a cylindrical shape. One side of the supporting member 120 is connected to the first plate 111 , and the other side of the supporting member 120 is coupled to the fourth plate 114 . That is, the support member 120 is disposed between the first plate 111 and the fourth plate 114 . The support member 120 is made of a metal material. However, the support member 120 is not limited to being made of a metal material, and may be made of various materials such as plastic having excellent strength and excellent impact resistance.

상기 회전 부재(130)는 상기 지지 부재(120)의 외측면을 따라 회전된다. 상기 회전 부재(130)는 금속 재질로 이루어진다. 다만, 상기 회전 부재(130)는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 강도가 우수하면서 내충격성이 우수한 플라스틱과 같은 다양한 재질로 이루어질 수 있다. The rotation member 130 is rotated along the outer surface of the support member 120 . The rotating member 130 is made of a metal material. However, the rotation member 130 is not limited to being made of a metal material, and may be made of various materials such as plastic having excellent strength and excellent impact resistance.

상기 회전 부재(130)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 나선 형상으로 이루어진 캠부(131, 132)가 구비된다.As shown in FIG. 3 , the rotating member 130 is provided with cam parts 131 and 132 formed in a spiral shape.

상기 캠부(131, 132)에는 곡면으로 이루어진 제1 캠홈(131) 및 제2 캠홈(132)이 구비된다. 상기 제2 캠홈(132)은 상기 제1 캠홈(131)과 대칭적으로 형성된다.The cam parts 131 and 132 are provided with a first cam groove 131 and a second cam groove 132 formed of a curved surface. The second cam groove 132 is formed symmetrically with the first cam groove 131 .

상기 제1 유압 실린더(171)는 상기 케이스(110)의 상기 제2 플레이트(112)에 결합된다. 상기 제1 유압 실린더(171)의 내부에는 제1 유체 공간(171a)과 상기 제1 에어 공간(171b)으로 형성된다.The first hydraulic cylinder 171 is coupled to the second plate 112 of the case 110 . The first hydraulic cylinder 171 is formed with a first fluid space 171a and the first air space 171b.

그리고, 상기 제1 로드(150)는 상기 제1 유압 실린더(171)의 피스톤 역할을 수행한다. 상기 제1 로드(150)의 일단(151)은 상기 제1 캠홈(131)에 접하고, 상기 제1 로드(150)의 타단(152)은 상기 제1 유체 공간(171a)과 상기 제1 에어 공간(171b)을 구획한다. 여기서, 상기 제1 유체 공간(171a)에는 오일(oil)과 같은 유체가 공급되거나 배출되고, 상기 제1 에어 공간(171b)에는 에어(air)가 수용되거나 배출된다.In addition, the first rod 150 serves as a piston of the first hydraulic cylinder 171 . One end 151 of the first rod 150 is in contact with the first cam groove 131 , and the other end 152 of the first rod 150 is connected to the first fluid space 171a and the first air space. Section (171b). Here, a fluid such as oil is supplied or discharged to the first fluid space 171a, and air is received or discharged to the first air space 171b.

유체가 상기 제1 유체 공간(171a)에 공급되면, 유체가 상기 제1 로드(150)의 타단(152)을 상기 제1 캠홈(131)을 향하여 가압하게 되어 상기 제1 로드(150)가 상기 제1 캠홈(131)을 향하는 방향인 제1 방향으로 이동된다.When the fluid is supplied to the first fluid space 171a, the fluid presses the other end 152 of the first rod 150 toward the first cam groove 131 so that the first rod 150 is the It moves in a first direction, which is a direction toward the first cam groove 131 .

이 때, 상기 제2 플레이트(112)에는 상기 제1 에어 공간(171b)이 연통되는 제1 에어 통로(115)가 형성된다. 상기 제1 로드(150)의 타단(152)이 상기 제1 방향으로 이동하면, 상기 제1 에어 공간(171b)에 수용된 에어는 상기 제1 에어 통로(115)를 통해 배출된다. 이와 같이, 상기 제1 에어 통로(115)가 상기 제2 플레이트(112)에 형성되므로, 상기 제1 로드(150)의 상기 타단(152)이 상기 제1 유압 실린더(171)의 전체를 활용하여 이동되는 이점이 있다.At this time, a first air passage 115 through which the first air space 171b communicates is formed in the second plate 112 . When the other end 152 of the first rod 150 moves in the first direction, the air accommodated in the first air space 171b is discharged through the first air passage 115 . In this way, since the first air passage 115 is formed in the second plate 112 , the other end 152 of the first rod 150 utilizes the entire first hydraulic cylinder 171 . There are advantages to moving.

상기 제2 유압 실린더(173)는 상기 케이스(110)의 상기 제2 플레이트(112)에 결합된다. 상기 제2 유압 실린더(173)는 상기 제1 유압 실린더(171)와 이격되어 나란하게 배치된다. 상기 제2 유압 실린더(173)의 내부에는 제2 유체 공간(173a)과 상기 제2 에어 공간(173b)으로 형성된다.The second hydraulic cylinder 173 is coupled to the second plate 112 of the case 110 . The second hydraulic cylinder 173 is spaced apart from the first hydraulic cylinder 171 and disposed in parallel. A second fluid space 173a and the second air space 173b are formed inside the second hydraulic cylinder 173 .

그리고, 상기 제2 로드(160)는 상기 제2 유압 실린더(173)의 피스톤 역할을 수행한다. 상기 제2 로드(160)의 일단(161)은 상기 제2 캠홈(132)에 접하고, 상기 제2 로드(160)의 타단(162)은 상기 제2 유체 공간(173a)과 상기 제2 에어 공간(173b)을 구획한다. 여기서, 상기 제2 유체 공간(173a)에는 오일(oil)과 같은 유체가 공급되거나 배출되고, 상기 제2 에어 공간(173b)에는 에어(air)가 수용되거나 배출된다.In addition, the second rod 160 serves as a piston of the second hydraulic cylinder 173 . One end 161 of the second rod 160 is in contact with the second cam groove 132 , and the other end 162 of the second rod 160 is connected to the second fluid space 173a and the second air space. Section (173b). Here, a fluid such as oil is supplied or discharged to the second fluid space 173a, and air is received or discharged to the second air space 173b.

유체가 상기 제2 유체 공간(173a)에 공급되면, 유체가 상기 제2 로드(160)의 상기 타단(162)을 상기 제2 캠홈(132)을 향하여 가압하게 되어 상기 제2 로드(160)가 상기 제2 캠홈(132)을 향하는 방향인 제1 방향으로 이동된다.When the fluid is supplied to the second fluid space 173a, the fluid presses the other end 162 of the second rod 160 toward the second cam groove 132 so that the second rod 160 is It moves in a first direction, which is a direction toward the second cam groove 132 .

이 때, 상기 제2 플레이트(112)에는 상기 제2 에어 공간(173b)이 연통되는 제2 에어 통로(116)가 형성된다. 상기 제1 로드(160)의 상기 타단(162)이 상기 제1 방향으로 이동하면, 상기 제2 에어 공간(173b)에 수용된 에어는 상기 제2 에어 통로(116)를 통해 배출된다. 이와 같이, 상기 제2 에어 통로(116)가 상기 제2 플레이트(112)에 형성되므로, 상기 제2 로드(160)의 상기 타단(162)이 상기 제2 유압 실린더(173)의 전체를 활용하여 이동되는 이점이 있다.In this case, a second air passage 116 through which the second air space 173b communicates is formed in the second plate 112 . When the other end 162 of the first rod 160 moves in the first direction, the air accommodated in the second air space 173b is discharged through the second air passage 116 . As such, since the second air passage 116 is formed in the second plate 112 , the other end 162 of the second rod 160 utilizes the entire second hydraulic cylinder 173 . There are advantages to moving.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 로드(150)의 일단(151)에는 상기 제1 캠홈(131) 상에서 구름 운동하는 제1 볼(153)이 구비된다. 상기 제1 볼(153)은 금속 재질로 이루어진다. 다만, 상기 제1 볼(153)은 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 강성이 우수하면서 내충격성이 우수한 플라스틱과 같은 다양한 재질로 이루어질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, one end 151 of the first rod 150 is provided with a first ball 153 that rolls on the first cam groove 131 . The first ball 153 is made of a metal material. However, the first ball 153 is not limited to being made of a metal material, and may be made of various materials such as plastic having excellent rigidity and excellent impact resistance.

그리고, 상기 제1 로드(150)의 일단(151)에는 상기 제1 볼(153)을 구속하는 그루브가 형성된다. 상기 그루브는 상기 제1 볼(153)의 외측면과 대응하도록 곡면으로 형성된다. 즉, 상기 제1 볼(153)은 상기 제1 로드(150)의 일단(151)과 상기 제1 캠홈(131) 사이에 배치되어 상기 제1 로드(150)의 일단(151)이 상기 제1 캠홈(131)을 상기 제1 방향으로 원활하게 가압할 수 있다.In addition, a groove for restraining the first ball 153 is formed in one end 151 of the first rod 150 . The groove is formed in a curved surface to correspond to the outer surface of the first ball (153). That is, the first ball 153 is disposed between one end 151 of the first rod 150 and the first cam groove 131 so that the one end 151 of the first rod 150 is the first The cam groove 131 may be smoothly pressed in the first direction.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 로드(160)의 일단(161)에는 상기 제2 캠홈(132) 상에서 구름 운동하는 제2 볼(163)이 구비된다. 상기 제2 볼(163)의 반경은 상기 제1 볼(153)의 반경과 동일하다. 상기 제2 볼(163)은 금속 재질로 이루어진다. 다만, 상기 제2 볼(163)은 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 강성이 우수하면서 내충격성이 우수한 플라스틱과 같은 다양한 재질로 이루어질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a second ball 163 that rolls on the second cam groove 132 is provided at one end 161 of the second rod 160 . The radius of the second ball 163 is the same as the radius of the first ball 153 . The second ball 163 is made of a metal material. However, the second ball 163 is not limited to being made of a metal material, and may be made of various materials such as plastic having excellent rigidity and excellent impact resistance.

그리고, 상기 제2 로드(160)의 일단(161)에는 상기 제2 볼(163)을 구속하는 그루브가 형성된다. 상기 그루브는 상기 제2 볼(163)의 외측면과 대응하도록 곡면으로 형성된다. 즉, 상기 제2 볼(163)은 상기 제2 로드(160)의 일단(161)과 상기 제2 캠홈(132) 사이에 배치되어 상기 제2 로드(160)의 일단(161)이 상기 제2 캠홈(132)을 상기 제1 방향으로 원활하게 가압할 수 있다.In addition, a groove for restraining the second ball 163 is formed in one end 161 of the second rod 160 . The groove is formed in a curved surface to correspond to the outer surface of the second ball 163 . That is, the second ball 163 is disposed between one end 161 of the second rod 160 and the second cam groove 132 so that the one end 161 of the second rod 160 is connected to the second The cam groove 132 may be smoothly pressed in the first direction.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 로드(150)의 일단(151)에는 상기 제1 로드(150)가 직선으로 이동되도록 상기 제1 로드(150)의 일단(151)에 회전 가능하게 연결되는 제1 가이드 부재(180, 181)가 구비된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, one end 151 of the first rod 150 rotates on one end 151 of the first rod 150 so that the first rod 150 moves in a straight line. The first guide members 180 and 181 that are operably connected are provided.

상기 제1 가이드 부재(180, 181)는 상기 케이스(110)의 상기 제3 플레이트(113)에 형성된 제1 가이드 홈(182)을 따라 이동되는 제1 롤러(180) 및 상기 지지 부재(120)에 형성되는 제2 가이드 홈(121)을 따라 이동되는 제2 롤러(181)를 포함한다.The first guide members 180 and 181 are the first roller 180 and the support member 120 moving along the first guide groove 182 formed in the third plate 113 of the case 110 . It includes a second roller 181 that is moved along the second guide groove 121 formed in the.

상기 제2 롤러(181)는 상기 제1 롤러(180)와 나란하게 배치된다. 그리고, 상기 제2 가이드 홈(121)은 상기 제1 가이드 홈(182)과 나란하게 배치된다.The second roller 181 is disposed parallel to the first roller 180 . In addition, the second guide groove 121 is disposed parallel to the first guide groove 182 .

이에 따라, 상기 제1 로드(150)에는 상기 제1 로드(150)가 상기 제1 캠홈(131)을 가압하는 과정에서 상기 제1 로드(150)가 상기 제1 방향 이외의 움직임이 발생하는 것이 방지된다. 즉, 상기 제1 가이드 부재(180, 181)는 상기 제1 로드(150)가 직선으로 이동되도록 가이드하여, 상기 제1 로드(150)의 일단(151)이 상기 제1 캠홈(131)에서 이탈되는 것이 방지된다.Accordingly, when the first rod 150 presses the first cam groove 131 on the first rod 150 , the movement of the first rod 150 other than the first direction occurs. is prevented That is, the first guide members 180 and 181 guide the first rod 150 to move in a straight line, so that one end 151 of the first rod 150 is separated from the first cam groove 131 . is prevented from becoming

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 로드(160)의 일단(161)에는 상기 제2 로드(160)가 직선으로 이동되도록 상기 제2 로드(160)의 일단(161)에 회전 가능하게 연결되는 제2 가이드 부재(190, 191)가 구비된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, one end 161 of the second rod 160 rotates on one end 161 of the second rod 160 so that the second rod 160 moves in a straight line. Second guide members 190 and 191 that are operably connected are provided.

상기 제2 가이드 부재(190, 191)는 상기 케이스(110)의 상기 제4 플레이트(114)에 형성된 제3 가이드 홈(192)을 따라 이동되는 제3 롤러(190) 및 상기 지지 부재(120)에 형성되는 제4 가이드 홈(122)을 따라 이동되는 제4 롤러(191)를 포함한다.The second guide members 190 and 191 include a third roller 190 and the support member 120 moving along a third guide groove 192 formed in the fourth plate 114 of the case 110 . and a fourth roller 191 moving along the fourth guide groove 122 formed in the .

상기 제4 롤러(191)는 상기 제3 롤러(190)와 나란하게 배치된다. 또한, 상기 제3 가이드 홈(192)은 상기 제1 가이드 홈(182)과 나란하게 배치된다. 그리고, 상기 제4 가이드 홈(122)은 상기 제3 가이드 홈(192)과 나란하게 배치된다.The fourth roller 191 is disposed in parallel with the third roller 190 . In addition, the third guide groove 192 is disposed parallel to the first guide groove 182 . In addition, the fourth guide groove 122 is disposed parallel to the third guide groove 192 .

이에 따라, 상기 제2 로드(160)에는 상기 제1 로드(160)가 상기 제2 캠홈(132)을 가압하는 과정에서 상기 제2 로드(160)가 상기 제1 방향 이외의 움직임이 발생하는 것이 방지된다. 즉, 상기 제2 가이드 부재(190, 191)는 상기 제2 로드(160)가 직선으로 이동되도록 가이드하여, 상기 제2 로드(160)의 일단(161)이 상기 제2 캠홈(132)에서 이탈되는 것이 방지된다.Accordingly, in the process of the first rod 160 pressing the second cam groove 132 on the second rod 160 , the movement of the second rod 160 other than the first direction occurs. is prevented That is, the second guide members 190 and 191 guide the second rod 160 to move in a straight line so that one end 161 of the second rod 160 is separated from the second cam groove 132 . is prevented from becoming

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제3 롤러(190)는 상기 제2 로드(160)를 관통하는 회전축(190a)에 연결된다. 그리고, 상기 제3 롤러(190)의 외주면은 평평한 형상으로 이루어진다. 이 때, 상기 제3 가이드 홈(192)도 상기 제3 롤러(190)의 외주면과 대응되도록 평평한 형상으로 이루어진다.In addition, as shown in FIG. 5 , the third roller 190 is connected to the rotation shaft 190a passing through the second rod 160 . And, the outer peripheral surface of the third roller 190 is made of a flat shape. At this time, the third guide groove 192 also has a flat shape to correspond to the outer peripheral surface of the third roller 190 .

마찬가지로, 상기 제1 롤러(180)의 외주면, 상기 제2 롤러(181)의 외주면 및 상기 제4 롤러(191)의 외주면은 상기 제3 롤러(190)의 외주면과 마찬가지로, 평평한 형상으로 이루어진다. 또한, 상기 제1 가이드 홈(182), 상기 제2 가이드 홈(121) 및 상기 제4 가이드 홈(122) 각각은 상기 제1 롤러(180)의 외주면, 상기 제2 롤러(181)의 외주면 및 상기 제4 롤러(191)의 외주면 각각과 대응되도록 평평한 형상으로 이루어진다.Similarly, the outer circumferential surface of the first roller 180 , the outer circumferential surface of the second roller 181 , and the outer circumferential surface of the fourth roller 191 are formed in a flat shape, similarly to the outer circumferential surface of the third roller 190 . In addition, each of the first guide groove 182 , the second guide groove 121 , and the fourth guide groove 122 includes an outer peripheral surface of the first roller 180 , an outer peripheral surface of the second roller 181 , and It has a flat shape to correspond to each of the outer peripheral surfaces of the fourth roller 191 .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 동작을 나타내는 도면이다.8 is a view showing the operation of the robot joint driving device according to an embodiment of the present invention.

도 8(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 로드(150)가 상기 제1 유압 실린더(171)에 의해 상기 제1 방향(X1)으로 이동되면, 상기 제1 로드(150)가 나선 형상으로 이루어진 제1 캠홈(131, 도 2 참조)를 가압한다. 이 때, 상기 제1 로드(150)는 나선 형상으로 이루어진 상기 제1 캠홈(131, 도 2 참조)을 가압하면, 상기 회전 부재(130)는 시계 방향(①)으로 회전된다. 그리고, 상기 링크(140)는 상기 회전 부재(130)와 함께 시계 방향(①)으로 회전된다. 이 때, 상기 링크(140)는 최대 180° 범위에서 회전될 수 있다.As shown in FIG. 8( a ), when the first rod 150 is moved in the first direction X1 by the first hydraulic cylinder 171 , the first rod 150 has a spiral shape. The first cam groove 131 (refer to FIG. 2 ) made of is pressed. At this time, when the first rod 150 presses the first cam groove 131 (refer to FIG. 2 ) having a spiral shape, the rotating member 130 is rotated in a clockwise direction (①). And, the link 140 is rotated together with the rotation member 130 in the clockwise direction (①). At this time, the link 140 may be rotated in a range of up to 180°.

한편, 상기 제1 로드(150)가 상기 제1 유압 실린더(171)에 의해 상기 제1 방향(X1)으로 이동되면, 상기 제2 로드(160)는 상기 제2 캠홈(132, 도 2 참조)에 의해 상기 제2 방향(X2)으로 이동된다. 이 때, 상기 제2 유압 실린더(173)는 상기 제1 유압 실린더(171)보다 작은 유압을 상기 제2 로드(160)에 걸어준다.Meanwhile, when the first rod 150 is moved in the first direction X1 by the first hydraulic cylinder 171 , the second rod 160 is moved to the second cam groove 132 (refer to FIG. 2 ). is moved in the second direction X2. At this time, the second hydraulic cylinder 173 applies a smaller hydraulic pressure than the first hydraulic cylinder 171 to the second rod 160 .

도 8(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제2 로드(160)가 상기 제2 유압 실린더(173)에 의해 상기 제1 방향(X1)으로 이동되면, 상기 제2 로드(160)가 나선 형상으로 이루어진 제2 캠홈(132, 도 2 참조)를 가압한다. 이 때, 상기 제2 로드(160)는 나선 형상으로 이루어진 상기 제2 캠홈(132, 도 2 참조)을 가압하면, 상기 회전 부재(130)는 반시계 방향(②)으로 회전된다. 그리고, 상기 링크(140)는 상기 회전 부재(130)와 함께 반시계 방향(②)으로 회전된다. 이 때, 상기 링크(140)는 최대 180° 범위에서 회전될 수 있다.As shown in FIG. 8(b) , when the second rod 160 is moved in the first direction X1 by the second hydraulic cylinder 173, the second rod 160 has a spiral shape. The second cam groove 132 (refer to FIG. 2) made of is pressed. At this time, when the second rod 160 presses the second cam groove 132 (refer to FIG. 2 ) having a spiral shape, the rotating member 130 is rotated counterclockwise (②). In addition, the link 140 is rotated in the counterclockwise direction (②) together with the rotation member 130 . At this time, the link 140 may be rotated in a range of up to 180°.

한편, 상기 제2 로드(160)가 상기 제2 유압 실린더(173)에 의해 상기 제1 방향(X1)으로 이동되면, 상기 제1 로드(150)는 상기 제1 캠홈(131, 도 2 참조)에 의해 상기 제2 방향(X2)으로 이동된다. 이 때, 상기 제1 유압 실린더(171)는 상기 제2 유압 실린더(173)보다 작은 유압을 상기 제1 로드(150)에 걸어준다.On the other hand, when the second rod 160 is moved in the first direction X1 by the second hydraulic cylinder 173, the first rod 150 is moved to the first cam groove 131 (refer to FIG. 2 ). is moved in the second direction X2. At this time, the first hydraulic cylinder 171 applies a smaller hydraulic pressure than the second hydraulic cylinder 173 to the first rod 150 .

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 로드(150)와 상기 제2 로드(160)가 나선 형상으로 이루어진 상기 캠부(131, 132)에 선택적으로 힘을 가함에 따라, 상기 링크(140)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되도록 제어된다.As such, according to an embodiment of the present invention, as the first rod 150 and the second rod 160 selectively apply a force to the cam portions 131 and 132 formed in a spiral shape, the link 140 is controlled to rotate clockwise or counterclockwise.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 단면도이다.Figure 9 is a perspective view mainly showing the rotational position sensor of the robot joint driving device according to an embodiment of the present invention, Figure 10 is a rotational position sensor of the robot joint driving device according to an embodiment of the present invention It is a cross-sectional view showing

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 회전 부재(130)의 내부에는 상기 링크(140)의 위치를 감지하는 회전형 위치 센서(118)가 구비된다.9 and 10 , a rotation type position sensor 118 for detecting the position of the link 140 is provided inside the rotation member 130 .

상기 회전형 위치 센서(118)는 상기 링크(140)의 회전 각도를 측정한다. 상기 회전형 위치 센서(118)는 상기 링크(140)와 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 구현될 수 있다.The rotational position sensor 118 measures the rotation angle of the link 140 . The rotary position sensor 118 may be implemented in a contact or non-contact manner with the link 140 .

또한, 상기 케이스(110)에는 상기 회전형 위치 센서(118)와 전기적으로 연결되는 제어부(미도시)가 구비된다. 상기 제어부는 상기 회전형 위치 센서(118)로부터 전기적인 신호를 전달받아 상기 제1 유압 실린더(171)와 상기 제2 유압 실린더(173)를 제어한다. 즉, 상기 제어부는 상기 링크(140)의 회전 방향 및 회전 각도를 제어한다.In addition, the case 110 is provided with a control unit (not shown) electrically connected to the rotary position sensor (118). The control unit receives an electrical signal from the rotary position sensor 118 to control the first hydraulic cylinder 171 and the second hydraulic cylinder 173 . That is, the controller controls the rotation direction and the rotation angle of the link 140 .

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 사시도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서를 중점적으로 나타내는 단면도이다.11 is a perspective view mainly showing the rotational position sensor of the robot joint driving device according to another embodiment of the present invention, Figure 12 is a rotational position sensor of the robot joint driving device according to another embodiment of the present invention It is a cross-sectional view showing

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전형 위치 센서(118')는 전술한 실시예에 달리, 상기 케이스(110)의 외측면에 구비된다.11 and 12 , the rotational position sensor 118 ′ of the robot joint driving device according to another embodiment of the present invention is provided on the outer surface of the case 110 , unlike the above-described embodiment.

상기 회전형 위치 센서(118')는 상기 제1 유압 실린더(171)와 상기 제2 유압 실린더(173) 사이에 배치된다. 상기 회전형 위치 센서(118')는 상기 링크(140)와 연결되는 연결축(118a')을 포함한다.The rotary position sensor 118 ′ is disposed between the first hydraulic cylinder 171 and the second hydraulic cylinder 173 . The rotary position sensor 118 ′ includes a connecting shaft 118a ′ connected to the link 140 .

상기 연결축(118a')은 상기 회전 부재(130)의 내부에 배치되고, 상기 링크(140)와 함께 회전된다. 상기 회전형 위치 센서(118')는 상기 연결축(118a')의 회전을 감지하여 상기 링크(140)의 회전 각도를 측정한다. 상기 회전형 위치 센서(118)는 상기 연결축(118a')과 접촉 방식 또는 비접촉 방식으로 구현될 수 있다.The connecting shaft 118a ′ is disposed inside the rotating member 130 and rotates together with the link 140 . The rotational position sensor 118 ′ measures the rotation angle of the link 140 by detecting the rotation of the connecting shaft 118a ′. The rotary position sensor 118 may be implemented in a contact or non-contact manner with the connecting shaft 118a ′.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 사시도이고, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 측면도이고, 도 15는 도 14에 표시된 B-B'의 단면도이다.13 is a perspective view showing a robot joint driving device according to another embodiment of the present invention, Figure 14 is a side view showing a robot joint driving device according to another embodiment of the present invention, Figure 15 is B shown in Figure 14 -B' is a cross-sectional view.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 로봇 관절 구동 장치(200)는 케이스(110), 지지 부재(120), 지지 부재(130), 링크(140), 제1 유압 실린더(171), 제2 유압 실린더(173), 제1 가이드 부재(280, 281) 및 제2 가이드 부재(290, 291)를 포함하고, 전술한 실시예의 구성요소와 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 전술한 설명을 대체하기로 하고, 제1 가이드 부재(280, 281)와 제2 가이드 부재(290, 291)를 중점적으로 설명하기로 한다.13 to 15 , another robot joint driving device 200 of the present invention is a case 110 , a support member 120 , a support member 130 , a link 140 , a first hydraulic cylinder 171 . ), including the second hydraulic cylinder 173, the first guide members 280 and 281 and the second guide members 290 and 291, the same or similar components to the components of the above-described embodiment are described above will be replaced, and the first guide members 280 and 281 and the second guide members 290 and 291 will be mainly described.

상기 제1 가이드 부재(280, 281)는 상기 케이스(110)에 형성된 제1 가이드 홈(282)을 따라 이동되는 제1 롤러(280) 및 상기 지지 부재(120)에 형성되는 제2 가이드 홈(221)을 따라 이동되는 제2 롤러(281)를 포함한다.The first guide members 280 and 281 include a first roller 280 moving along the first guide groove 282 formed in the case 110 and a second guide groove formed in the support member 120 ( and a second roller 281 moved along 221 .

상기 제1 가이드 홈(282)과 상기 제2 가이드 홈(221)은 V자 형상으로 이루어진다. 이 때, 상기 제1 롤러(280)과 상기 제2 롤러(281) 각각은 상기 제1 가이드 홈(282)과 상기 제2 가이드 홈(221) 각각의 V자 형상과 대응하도록 V자 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 제1 롤러(280)와 상기 제2 롤러(281) 각각은 V자 형상으로 이루어진 상기 제1 가이드 홈(282)과 상기 제2 가이드 홈(221) 각각에 구속되어 상기 제1 로드(150)가 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 이외의 다른 방향으로 이동되는 것이 방지된다.The first guide groove 282 and the second guide groove 221 are formed in a V-shape. In this case, each of the first roller 280 and the second roller 281 has a V-shape to correspond to the V-shape of each of the first guide groove 282 and the second guide groove 221 . . That is, each of the first roller 280 and the second roller 281 is constrained by each of the first guide groove 282 and the second guide groove 221 formed in a V-shape, and the first rod ( 150) is prevented from moving in a direction other than the first direction or the second direction.

상기 제2 가이드 부재(290, 291)는 상기 케이스(110)에 형성된 제3 가이드 홈(292)을 따라 이동되는 제3 롤러(290) 및 상기 지지 부재(120)에 형성되는 제4 가이드 홈(222)을 따라 이동되는 제4 롤러(291)를 포함한다.The second guide members 290 and 291 include a third roller 290 moving along a third guide groove 292 formed in the case 110 and a fourth guide groove formed in the support member 120 ( and a fourth roller 291 moving along 222 .

상기 제3 가이드 홈(292)과 상기 제4 가이드 홈(222)은 V자 형상으로 이루어진다. 이 때, 상기 제3 롤러(290)과 상기 제4 롤러(291) 각각은 상기 제3 가이드 홈(292)과 상기 제4 가이드 홈(222) 각각의 V자 형상과 대응하도록 V자 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 제3 롤러(290)와 상기 제4 롤러(291) 각각은 V자 형상으로 이루어진 상기 제3 가이드 홈(292)과 상기 제4 가이드 홈(222) 각각에 구속되어 상기 제2 로드(160)가 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 이외의 다른 방향으로 이동되는 것이 방지된다.The third guide groove 292 and the fourth guide groove 222 are formed in a V-shape. At this time, each of the third roller 290 and the fourth roller 291 has a V-shape to correspond to the V-shape of each of the third guide groove 292 and the fourth guide groove 222 . . That is, each of the third roller 290 and the fourth roller 291 is constrained by each of the third guide groove 292 and the fourth guide groove 222 formed in a V-shape, and the second rod ( 160) is prevented from moving in a direction other than the first direction or the second direction.

도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치의 회전 부재를 나타내는 도면이다.16 is a view showing a rotating member of the robot joint driving device according to various embodiments of the present invention.

도 16(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 회전 부재(231)는 제1 길이(L1)를 가지고, 나선 형상으로 이루어진 캠부와 상기 제1 회전 부재(231)의 하측면과 이루는 제1 각도(α1)를 가지도록 형성된다.As shown in Figure 16 (a), the first rotation member 231 according to various embodiments of the present invention has a first length (L1), the cam portion and the first rotation member 231 made of a spiral shape It is formed to have a first angle (α1) formed with the lower surface of the.

도 16(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제2 회전 부재(232)는 제2 길이(L2)를 가지고, 나선 형상으로 이루어진 캠부와 상기 제2 회전 부재(232)의 하측면과의 이루는 제2 각도(α2)를 가지도록 형성된다. 여기서, 상기 제2 각도(α2)는 상기 제1 각도(α1)보다 크다.As shown in Figure 16 (b), the second rotation member 232 according to various embodiments of the present invention has a second length (L2), the cam portion and the second rotation member 232 made of a spiral shape It is formed to have a second angle (α2) formed with the lower surface of the. Here, the second angle α2 is greater than the first angle α1.

도 16(c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제3 회전 부재(233)는 제3 길이(L3)를 가지고, 나선 형상으로 이루어진 캠부와 상기 제3 회전 부재(233)의 하측면과의 이루는 제3 각도(α3)를 가지도록 형성된다. 여기서, 상기 제3 각도(α3)는 상기 제2 각도(α2)보다 크다.As shown in Figure 16 (c), the third rotation member 233 according to various embodiments of the present invention has a third length (L3), the cam portion and the third rotation member 233 made of a spiral shape It is formed to have a third angle α3 formed with the lower surface of the . Here, the third angle α3 is greater than the second angle α2.

이 때, 상기 제3 각도(α3)가 상기 제1 각도(α1)와 상기 제2 각도(α2)보다 클수록, 상기 제3 회전 부재(233)의 토크가 상기 제1 회전 부재(231)와 상기 제2 회전 부재(232)의 토크보다 크다.At this time, as the third angle α3 is greater than the first angle α1 and the second angle α2, the torque of the third rotation member 233 increases between the first rotation member 231 and the second angle α2. It is greater than the torque of the second rotating member 232 .

다만, 상기 제3 회전 부재(233)가 상기 제3 각도(α3)가 크게 되도록 형성되면, 상기 제3 회전 부재(233)의 제3 길이가 길어지게 되어, 상기 제3 회전 부재(233)의 설치 공간이 커지게 된다.However, when the third rotation member 233 is formed such that the third angle α3 is large, the third length of the third rotation member 233 is increased, so that the third rotation member 233 is The installation space becomes large.

따라서, 회전 부재(233)는 필요한 토크의 크기 및 설치 공간을 고려하여 설계될 수 있다.Accordingly, the rotation member 233 may be designed in consideration of the size of the required torque and the installation space.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치를 나타내는 평면도이다.17 is a plan view showing a robot joint driving device according to another embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 관절 구동 장치(300)는 케이스(310), 지지 부재(320), 회전 부재(330), 링크(340), 제1 로드(350)를 구비한 제1 유압 실린더(371) 및 제2 로드(360)를 구비한 제2 유압 실린더(373)를 포함하고, 전술한 실시예의 구성요소와 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 전술한 설명으로 대체하고, 회전 부재(330), 제1 로드(350) 및 제2 로드(360)를 중점적으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 17 , the robot joint driving device 300 according to another embodiment of the present invention includes a case 310 , a support member 320 , a rotation member 330 , a link 340 , and a first rod 350 . ) including a first hydraulic cylinder 371 and a second hydraulic cylinder 373 with a second rod 360, and for the same or similar components as those of the above-described embodiment, as described above Instead, the rotation member 330 , the first rod 350 , and the second rod 360 will be mainly described.

상기 회전 부재(330)는 전술한 실시예와 달리, 나선 형상의 캠부(331, 332)가 상기 링크(340)를 향하도록 배치된다.Unlike the above-described embodiment, the rotating member 330 is disposed such that the spiral cams 331 and 332 face the link 340 .

상기 제1 로드(350)는 전술한 실시예와 달리, 나선 형상의 제1 캠홈(331)에 당기는 힘을 가한다. 상기 제1 로드(350)가 상기 제1 유압 실린더(371)에 의해 상기 나선 형상의 제1 캠홈(331)을 당기면, 상기 회전 부재(330)는 상기 링크(340)와 함께 시계 방향으로 회전된다.Unlike the above-described embodiment, the first rod 350 applies a pulling force to the first cam groove 331 having a spiral shape. When the first rod 350 pulls the spiral-shaped first cam groove 331 by the first hydraulic cylinder 371 , the rotating member 330 is rotated clockwise together with the link 340 . .

상기 제2 로드(360)는 전술한 실시예와 달리, 나선 형상의 제2 캠홈(332)에 당기는 힘을 가한다. 상기 제2 로드(360)가 상기 제2 유압 실린더(373)에 의해 상기 나선 형상의 제2 캠홈(332)을 당기면, 상기 회전 부재(330)는 상기 링크(340)와 함께 반시계 방향으로 회전된다.The second rod 360 applies a pulling force to the spiral-shaped second cam groove 332, unlike the above-described embodiment. When the second rod 360 pulls the spiral-shaped second cam groove 332 by the second hydraulic cylinder 373 , the rotating member 330 rotates counterclockwise together with the link 340 . do.

이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전술한 실시예의 상기 제1 로드(150, 도 2 참조)와 상기 제2 로드(160, 도 2 참조)가 상기 캠부(131, 132)를 가압하는 것에 한정되지 않고, 상기 캠부(331, 332)를 당기는 것도 가능하다.As described above, according to another embodiment of the present invention, the first rod 150 (refer to FIG. 2 ) and the second rod 160 (refer to FIG. 2 ) of the above-described embodiment press the cam parts 131 and 132 . It is not limited to doing so, and it is also possible to pull the cams 331 and 332 .

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is understood by those of ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 로봇 관절 구동 장치 110: 케이스
120: 지지 부재 130: 회전 부재
131, 132: 캠부 140: 링크
150: 제1 로드 160: 제2 로드
171: 제1 유압 실린더 173: 제2 유압 실린더100: robot joint drive device 110: case
120: support member 130: rotation member
131, 132: cam unit 140: link
150: first rod 160: second rod
171: first hydraulic cylinder 173: second hydraulic cylinder

Claims

case;
a support member provided between one side of the case and the other side of the case and having a cylindrical shape;
a rotation member provided to surround the outer surface of the support member and provided with a cam portion formed in a spiral shape;
a link connected to the rotating member;
a first hydraulic cylinder coupled to the other side of the case and provided with a first rod reciprocating in a first direction or a second direction opposite to the first direction while in contact with the cam portion; and
A second coupled to the other side of the case, disposed to be spaced apart from the first hydraulic cylinder, and reciprocally moved along the first direction or the second direction opposite to the moving direction of the first rod while in contact with the cam portion A second hydraulic cylinder provided with two rods,
When the first rod moves in the first direction, the first rod applies a force to the cam so that the rotating member rotates clockwise together with the link,
When the second rod is moved in the first direction, the second rod applies a force to the cam portion so that the rotating member rotates counterclockwise together with the link, a robot joint driving device.

According to claim 1,
When the first rod is moved in the first direction, the second rod is moved in the second direction,
When the second rod is moved in the first direction, the first rod is moved in the second direction, the robot joint drive device.

According to claim 1,
A first ball rolling on the cam portion is provided at one end of the first rod,
One end of the second rod is provided with a second ball rolling on the cam portion, the robot joint driving device.

4. The method of claim 3,
The cam part,
a first cam groove in contact with the first ball; and
and a second cam groove in contact with the second ball;
The second cam groove is formed symmetrically with the first cam groove, robot joint driving device.

5. The method of claim 4,
a first guide member rotatably connected to one end of the first rod so that the first rod moves in a straight line; and
Further comprising a second guide member rotatably connected to one end of the second rod so that the second rod is moved in a straight line, robot joint driving device.

6. The method of claim 5,
The first guide member,
a first roller moving along a first guide groove formed in the case; and
and a second roller provided in parallel with the first roller and moved along a second guide groove formed in the support member,
The second guide member,
a third roller moving along a third guide groove formed in the case; and
Provided in parallel with the third roller, the robot joint driving device comprising a fourth roller that is moved along the fourth guide groove formed in the support member.

7. The method of claim 6,
The first guide groove, the second guide groove, the third guide groove, and the fourth guide groove are formed in a V shape,
Each of the first roller, the second roller, the third roller and the fourth roller is formed to correspond to each of the first guide groove, the second guide groove, the third guide groove, and the fourth guide groove , robotic joint drive.

According to claim 1,
A first air discharge passage communicating with the inside of the first hydraulic cylinder and a second air discharge passage communicating with the inside of the second hydraulic cylinder are formed on one side of the case, the robot joint drive device.

According to claim 1,
Provided on the inside of the support member, further comprising a rotary position sensor for detecting the position of the rotating member, robot joint driving device.

According to claim 1,
One end of the first rod and one end of the second rod pressurize the cam, a robot joint driving device.

According to claim 1,
One end of the first rod and one end of the second rod pull the cam part, a robot joint driving device.