KR20000070142A

KR20000070142A - 2개의 물체의 상대운동용 장치

Info

Publication number: KR20000070142A
Application number: KR1019997006367A
Authority: KR
Inventors: 브로가르드토그니
Original assignee: 에이비비 에이비
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2000-11-25
Also published as: KR100569638B1; AU5685498A; JP2001508158A; WO1998030366A1; EP1007292B1; EP1007292A1; CN1072094C; CN1249705A; US6540471B1; ES2260827T3; DE69833850T2; CA2277846A1; DE69833850D1

Abstract

2개의 물체의 상대 운동용 장치는 연결 장치 (4) 에 의해 일렬로 연결된 2개의 링크 장치 (5, 6) 으로 이루어진다. 제 1 링크 장치 (5) 는 3이상의 링크 (9, 14) 로 이루어지며, 이 링크는 사실상 동일한 길이로 되어 있으며, 평행하고, 상기 링크 (9, 14) 는 상기 링크의 종방향 따라 연결 장치 (4) 와 물체 (2) 사이에서 사실상 각도를 이룬 관계로 되어 있다. 제 2 링크 장치 (6) 는 연결 장치 (4) 와 물체 (1) 사이에서 작용하는 1이상의 평행사변형으로 되어 있다. 제 1 및 제 2 힘을 제공하는 장치 (17, 18) 는 제 1 링크 장치 (5) 를 피봇시킨다. 제 3 힘제공 장치 (33) 는 제 2 링크 장치 (6) 를 피봇시킨다.

Description

2개의 물체의 상대운동용 장치{A DEVICE FOR RELATIVE DISPLACEMENT OF TWO ELEMENTS}

소개한 바와 같은 종류의 로봇은 미국특허 4 976 582호에 도시되어 있다. 제 2 물체를 위치결정하기 위하여, 로봇은 3개의 힘을 제공하는 장치로 이루어지며, 이 장치들은 모두 제 1 물체상에서 삼각형 분포로 배치된 3개의 힘을 가하는 부재로 이루어진다. 각각의 힘부재는 2개의 링크장치 및 중간 연결장치로 이루어진 자체 연결부에 의해 가동형 제 2 물체에 연결된다. 나란히 연결된 이러한 3개의 연결부는 또한 삼각형 분포로 배치되어 있다. 각각의 이러한 연결부는 제 2 물체 및 제 2 링크에 피봇가능하게 연결된 2개의 제 1 링크를 포함한 제 1 링크 장치로 이루어지며, 이 제 2 링크는 힘을 가하는 부재의 가동부에 견고하게 연결되어 있고, 또한 연결장치에 의해 2개의 제 1 링크에 연결된다. 제 2 링크는 힘-부가 부재의 고정부에 대한 일체의 단일 자유도에 따라 이동가능하다. 연결장치는 2이하의 자유도를 사용해서 힌지형태로 제 1 및 제 2 링크를 연결한다. 제 1 링크에 의해 형성된 링크장치는 제 2 물체에 연결됨으로써 2이하의 자유도가 발생한다. 실제로, 제 1 링크장치는 평행사변형의 4링크 시스템을 형성한다. 이러한 공지된 형태의 로봇이 갖는 단점은 상기와 같은 삼각형 분포의 결과로 비교적 대용량이라는 점이다. 2개의 인접한 제 2 링크의 피봇팅 평면간의 각도는 항상 180°이하가 되어야 한다. 따라서, 부딪힐 위험없이 이러한 2개 이상의 로봇을 상호 밀접하게 배치하기에는 어려움이 있다. 또 다른 단점은 3개의 힘-부가 부재의 가동부가 제 1 물체로부터 별모양으로 돌출해 있기 때문에 필요로 하는 경도와 강도를 갖는 공지된 형태의 로봇을 구성하는 것이 쉽지않으므로 공간적 필요성에 관해서는 가능한 소형으로 구성되어야 하지만 한편으로는 힘을 가하는 부재를 수용할 수 있어야 한다는 점이다. 따라서, 아암 자체가 연관될 뿐만 아니라 제 1 물체에서 이들 아암 베어링이 연관되는 한 충분한 폭을 갖는 힘을 가하는 부재의 가동형 부분에 견고하게 연결된 아암을 구성하기가 쉽지 않다.

또 다른 단점은 모든 아암 길이가 동일해야 한다는 점이다. 이는 당해 운동 패턴으로 로봇을 최적화할 수 없다는 점을 의미한다. 작업이 대칭성 작동 영역에서 항상 대칭적으로 분포되어 효율적인 비용 소모가 이루어지지 않을 것이다.

또한, 종래의 로봇은 제 2 물체의 경사 운동이 로봇의 측면으로 또는 로봇의 위쪽으로 위치된 물체를 가져오도록 실행시킬 수 없다.

또한, 제 2 물체의 기울기를 변화시키기 위해서는 3개의 추가적 모터가 필요하다. 비용절감을 이루기 위해서는 오직 1개의 추가적 모터를 사용하는 것이 바람직하다.

종래 로봇의 등변 삼각형 구성의 결과로써 컨베이어, 로딩 팰릿등의 위쪽으로 수평으로 작업하도록 배치하는 것이 또한 어렵다. 또한, 제 2 물체상의 작동 부재가 제 1 물체상의 모터에 의해 구동되어야 한다면, 제 1 및 제 2 물체 사이에서 신장하는 축이 이 축의 길이를 변화시킬 수 있는 토르크-전달 커플링을 구비해야 한다. 실제로, 축은 2개의 축부를 이루도록 적절히 구성되며, 이 2개의 축부들은 상호 신축자재하게 이동가능하며, 이들의 토르크 전달은 스플라인, 웨지, 그루브등에 의해 확보된다. 이에 따라 실시예가 완성되며, 비용도 절감된다.

본 발명은 제 1 링크 장치와 운동 장치 사이를 연결하기 위한 장치를 구비하고, 운동 장치는 연결 장치와 물체들 중의 제 1 물체 사이에 제공되는 반면에 제 1 링크 장치는 연결 장치와 물체들 중의 제 2 물체에 제공되는, 2개의 물체의 상대운동용 장치에 관한 것이다.

2개의 물체의 상대운동은 힘을 제공하는 장치에 의해 이들을 원하는대로 상호 위치시키는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명에 따른 장치는 조종자 또는 로봇을 형성하도록 되어 있다. 물체들 중의 제 2 물체는 지지 장치를 통해 직접 또는 간접적으로 지지하거나 목표한 기능, 예컨대 픽킹 (picking) 플레이팅 (plating), 패킹 (packing) 및 팰리타이징 (palletising) 을 수행하도록 되어 있다. 하지만, 작동 부재가 언급된 바와는 다른 작업을 실행할 수도 있다. 제 1 물체는 제 1 실시예에 따라 공간에 체결된 베이스 부재를 형성할 수 있지만 제 2 실시예에 따라 이 베이스 부재에 대해 이동가능한 캐리어의 적어도 일부분을 형성할 수 있다. 힘을 제공하는 장치는 베이스 부재에 대한 캐리어의 위치를 조절하도록 작용한다.

본 발명에 관한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예의 보다 구체적 설명이 개시될 것이다.

도면에서.

도 1 은 본 발명의 개략적 형태의 로봇의 측면도이고;

도 2 는 사시도로 도시된 로봇의 개략도이며;

도 3 및 도 4 는 상이한 위치에서의 로봇의 도 1 과 동일한 도면이고;

도 5 는 도 1-4에 나타난 기본 구조를 갖는 로봇에 결합시키기 위한 전달부를 나타낸 개략적 시시도이며;

도 6 은 제 1 링크 장치의 추가적 실시예를 도시한 상세도이고;

도 7 은 그 기본 형태가 도 1-4에 도시된 것과 동일하지만 이들 도면과는 상이하게 형상화된 4링크 시스템을 갖는 로봇의 사시도이며;

도 8 은 도 7 에 도시된 상세도의 부분 사시도이고;

도 9 는 또 다른 로봇 구성의 사시도이며;

도 10 은 또 다른 추가적 사시도이고;

도 11 은 로봇을 나타낸 또 다른 실시예의 사시도이며;

도 12 는 또 다른 로봇 구성의 사시도이고;

도 13 은 도 12 와 동일한 도면이지만, 상이한 위치의 로봇을 도시한 도면.

도 14 는 예컨대 도 12-13 에 따른 기본 형태의 로봇에서 사용하도록 된 구동 장치를 도시한 사시도이며;

도 15 는 2개의 자유도, 특히 서로에 대한 각도에서 신장하느 2개의 축을 중심으로 피봇하기위한 자유도를 갖는 조인트에서 어떻게 이중 동력 전달이 방출되는 가를 나타낸 개략적 사시도이고; 또한

도 16 은 도 14 에 도시된 것과 동일하지만 다소 개량된 실시예를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 단점들중의 1이상을 제거하거나 적어도 감소시키기 위하여 소개된 종류의 장치를 얻기 위한 루트를 획득하는 것이다. 추가적 측면에 따라, 본 발명의 목적은 장치에 구성에 관한 더 우수한 신축성을 제공함으로써 2이상의 장치를 비교적 상호 밀접하게 작동될 수 있도록 위치시키는 것이다. 또 다른 추가적 측면에 따라 로봇의 개량된 가동성을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 제 1 링크 장치가 조인트를 경유해서 물체들의 관련 부분과 연결장치에 대해 피봇가능하게 연결된 링크로 이루어지며, 운동 장치가 연결장치와 물체들의 관련 부분 사이에서 상대 운동을 허용하도록 되어 있고, 장치는 물체 사이의 상대 위치를 변화시키기 위하여 링크 장치와 운동 장치를 작동시키도록 힘을 제공하는 장치로 이루어진다는 점에서 가능하다.

따라서, 링크 장치는 2이상의, 바람직하게는 3개의 링크에 의해 물체의 관련부와 연결 장치 사이의 상호 연결을 형성한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 비 대칭성 구성을 획득할 수 있으며, 따라서, 상기 목적을 위한 작동 영역의 조절이 가능하다. 예컨대, 본 발명의 이러한 비대칭적 특성은 다수 로봇의 매우 조밀 집적의 가능성을 제공한다. 이것은 동일한 측면을 갖는 삼각형 구조는 지향하며, 어떠한 경우에도 2개의 인접한 제 2 링크의 피봇팅 평면 상이의 각도가 항상 180°이하가 되어야 한다는 점에서 본 발명에 따른 장치와 미국특허 4 976 582호에 따른 장치를 차별화한다.

본 발명에 따라 이동장치를 제 2 의 4링크 시스템으로서 구성하는 것이 가능하다. 따라서, 이 경우에 제 1 및 제 2 의 4링크 시스템은 연결 장치를 경유해서 상호 일렬로 연결될 것이다. 이에 따라 장치는 매우 바람직한 작동 특성을 갖는다. 특히 효율적인 추가적 옵션은 제 2 의 4링크 시스템이 하나의 단일 힘을 가하느 부재를 구비한 힘을 제공하는 장치에 의해 작동 부재의 기울어짐을 획득하도록 사용될 수 있다는 점이다.

연결장치를 경유해서 일렬로 연결된 4링크 시스템을 사용함으로써, 또한 4링크 시스템이 평행사변형으로 이루어진 경우에 4링크 시스템에 제공된 축을 경유해서 그리고 카단 조인트, 각기어등의 도움으로 어떠한 미끄럼 커플링 또는 축 길이의 보상을 위해 작용하도록 된 유사한 물체를 사용하지 않고 힘전달이 가능하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 운동 장치는 피봇 아암으로 구성되어 있다.

본 발명의 여러 바람직한 개선이 종속 청구항에 정의되어 있다. 이러한 개선 및 본 발명에 관련된 장점은 하기의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 다루어질 것이다.

이해를 돕기 위하여, 동일한 도면 부호가 상이한 실시예에서 하기와 같이 동일하거나 대응하는 물체를 나타내도록 사용되었으며, 실시예들의 특정 물체를 위해서는 추가적 도면 부호가 사용되었다.

도 1-4에 도시된 도면부호는 2개의 물체 (1, 2) 를 상대 운동시키도록 되어 있다. 물체 (1) 는 본 실시예에서 기초 부재를 형성하도록 되어 있으며, 이에 반해 물체 (2) 는 공간에 위치되도록 되어 있다. 물체 (2) 는, 도 1 에 지정된 바와 같이 직접, 또는 후에 다뤄지는 바와 같이 운반 장치를 경유해서 간접적으로 작업 부재 (3) 를 운반하도록 되어 있다.

로봇은 링크 장치 (5) 와 운동 장치 (6) 사이의 연결부를 형성하기 위한 장치 (4) 로 이루어진다. 링크 장치 (5) 는 연결 장치 (2) 와 제 2 물체 (2) 사이에 제공되는 반면에, 운동 장치 (6) 는 연결 장치 (4) 와 제 1 물체 (1) 사이에 제공된다. 링크 장치 (5) 는 조인트 (7, 8) 를 각각 경유해서 연결 장치 (4) 와 물체 (2) 에 대해 피봇가능하게 연결된 2이상의 제 1 링크 (9) 로 이루어지며, 상기 제 1 링크는 연결 장치 (4) 및 물체 (2) 와 함께 제 1 의 4링크 시스템 (FS1) 을 형성한다. 이러한 링크 (9) 의 각각의 조인트 (7, 8) 는, 당해 링크가 연결 장치 (4) 와 물체 (2) 각각에 대해 모든 방향에서 피봇가능하도록 되어 있다.

운동 장치 (6) 는 연결 장치 (4) 와 제 1 물체 (1) 사이에서 상대 운동을 허용하도록 되어 있다. 특히, 운동 장치 (6) 는 제 1 물체에 대한 연결 장치의 운동을 위해 사용되도록 되어 있다. 이때 운동 장치 (6) 는 제 1 물체 (1) 와 연결 장치 (4) 사이의 상대 운동시 기울기에 있어서는 이들 사이의 사실상 상대 운동을 유지하도록 되어 있다. 다시 말해서, 연결 장치 (4) 는 운동 장치 (6) 작동시 공간에서의 연결 장치 (4) 의 배향을 변화시킬 필요없이 물체 (1) 에 대해 이동되어진다. 운동 장치 (6) 의 예로서, 선형운동가능한 물체, 예컨대 피스톤 실린더 메카니즘, 볼 스크류 장치, 및 래크 구동장치가 있을 수 있다. 이러한 선형 이동에 의해 연결 장치 (4) 의 일정한 배향이 확보된다. 하지만, 또한 운동 장치의 형태가 문제가 될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 운동 장치 (6) 는 연결 장치 (4) 및 제 1 물체 (1) 에 대해 피봇가능한 1이상의 제 2 링크 (10) 를 구비한 연결 장치로서 되어있다. 링크 장치 (6) 가 연결 장치 (4) 및 제 1 물체 (1) 에 대해 피봇가능한 2이상의 제 2 링크 (10) 로 이루어지는 것이 바람직하다. 링크 장치 (6) 는 링크 (11, 12) 를 사용해서 그리고 연결 장치 (4) 및 물체 (1) 와 함께 제 2 의 4링크 시스템 (FS2) 을 형성한다. 물체 (1) 에 대한 링크 (11, 12) 의 조인트가 도면부호 12로 지정되는 반면에, 연결 장치 (4) 에 대한 조인트는 도면부호 13으로 지정되어 있다(도 1 참조).

4링크 시스템 (FS2) 의 조인트 (12, 13) 가 하나의 단일 자유도, 예컨대 상호 평행한 피봇축을 중심으로 순수한 피봇 운동만을 허용하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 4링크 시스템 (FS2) 은 평면에서 피봇할 것이다.

링크 장치 (5) 는 조인트 (15, 16) 를 각각 경유해서 연결 장치 (4) 및 물체 (2) 에 대해 선회가능하게 연결된 1이상의 제 3 링크 (14) 로 이루어진다. 제 1 및 제 3 링크 (9, 14) 의 조인트 (7, 15; 8, 16) 는 삼각형상으로 위치되어 있다. 직각 삼각형 형상은 도 1-4에 도시되어 있지만. 이 각도는 직각 보다 작거나 또는 클 수 있다. 이러한 측면에서의 최소 표준은 조인트가 상기 삼각형 구성을 형성한다는 것, 즉 조인트가 하나의 동일 평면에 위치되지 않는다는 것이다. 삼각형 구성은 링크 (9, 14) 가 3이상의 지점에서 물체 (2) 를 지탱한다는 것을 의미한다.

링크 (14) 는 각각의 링크 (9), 연결 장치 (4) 및 물체 (2) 를 사용해서 제 3 의 4링크 시스템 (FS3) 를 형성한다. 따라서, 2개의 4링크 시스템 (FS3) 이 실시예에 포함된다. 물론 1이상의 링크 (14) 가 존재함을 알 수 있다. 이때, 물론 추가적 4링크 시스템 (FS3) 이 형성된다. 게다가, 2이상의 링크 (9) 가 ㅏㄹ생해서 추가적 4링크 시스템 (FS1) 이 형성된다.

링크 (9) 는 사실상 그 길이가 동일하다. 또한, 이들은 사실상 평행하다. 따라서, 4링크 시스템 (FS1) 은 평행사변형을 형성한다.

링크 (14) 는 그 길이가 링크 (9) 와 사실상 동일하다. 게다가, 링크 (14) 는 링크 (9) 에 대해 사실상 평행한 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에 존재하는 2개의 4링크 시스템 (FS3) 각각은 평행사변형을 형성한다. 여러 링크 (14) 가 존재하는 경우에, 이들은 그 길이가 사실상 링크 (9) 와 동일해야 하며, 또한 이 링크에 평행해야 한다. 본 실시예의 링크 장치 (5, 6) 는 연결 장치 (4) 에 의해 연결됨으로써 조인트 (7, 15) 를 통한 평면 (P1) 과 조인트 (13) 를 가로지르고 링크 (10, 11) 의 피봇팅 평면에 대해 수직방향으로 신장하는 평면 (P2) 사이에는 각도 α, 특히 직각이 존재한다. 하지만, 하기에 나타난 바와 같이 상기 각도는 0-360°내의 임의의 각도도 가능하다. 약 90°의 각도를 갖는, 도시된 실시예에서, 도 1 및 도 3-4에 따라 측면으로 도시된 바와 같이, 연결장치 (4) 는 사실상 L형상을 갖는다. 도면에 따른 배향에서, 연결장치 (4) 는 측면에서 사실상 수직방향 섕크 및 수평방방 섕크 (shank) 로 이루어진다. 수직방향 섕크는 링크 (10, 11) 에 연결되는 반면에, 수평방향 섕크는 링크 (9, 14) 에 연결된다. 상부에 도시된 바와 같이, 수평방향 섕크는 2개의 레그를 갖는 각진 형상을 갖고, 이들 레그들 중 1레그는 (FS1) 을 따라 신장하는 반면에, 또 다른 레그는 (FS3) 중 하나를 따라 신장한다.

제 1 링크 장치 (5) 중 링크 (9, 14) 및 조인트 (7, 8, 15, 16) 는 이 링크에 포함되어 연결장치 (4) 와 제 2 물체 (2) 사이에서 연결부를 형성하며, 이들 모두는 링크에 사실상 평행한 축을 중심으로 상대 회전을 가능하게 한다. 이러한 실시예는 링크 (7, 8, 15, 16) 가 3개의 자유도를 제공하는, 즉 링크 (9) 에 평행한 축을 중심으로 한 상기 회전 뿐만 아니라 상호 각도를 이룬 실축 또는 가상축을 중심으로 전술한 선회를 한다는 점을 미리 가정한다. 이러한 구성은 링크 (9, 14) 및 그 조인트가 회전 스트레인을 사용하기 위하여 치수결정될 필요가 없는 장점을 갖는다. 이러한 목적을 위한 조인트 구성예로는 볼 조인트가 있다. 하지만, 조인트 (7, 8, 15, 16) 가 관계되는 한 본 발명에 따른 기능성을 위한 최소 기준은 이들 조인트가 링크 (9, 14) 를 위한 자유도를 허용함으로써 연결장치 (4) 및 제 2 물체 (2) 에 대해 모든 방향에서 선회하는, 즉 이들 사이에서 각도를 형성하는 2개의 축을 중심으로 선회하는 형태의 2개의 자유도를 갖는다. 이에 따른 2이상의 자유도가 존재하지 않는 경우 링크 및 그 조인트는 링크에 평행한 축을 중심으로 회전 스트레인을 전달할 수 있다. 이러한 경우에, 조인트는 카단 조인트로 구성되거나 또는 2중의 평행하지 않은 피봇축으로 이루어진다.

제 1 및 제 2 의 힘을 제공하는 장치 (17, 18) 는 연결장치 (5) 의 링크 (9, 14) 가 연결장치 (4) 에 대해 선회하도록 한다. 장치 (17, 18) 는 물체 (1) 에 대해 견고하게 연결된 고정부 및 가동부 (21, 22) 를 각각 갖는 힘을 가하는 부재 (19) 로 이루어지며, 이들 고정부 및 가동부는 고정부에 대해 일체의 단일 자유도를 가지며 또한 각각의 링크 아암 (23, 24) 을 경유해서 물체 (2) 에 연결된다. 힘을 가하는 장치 (17, 18) 는 상호 상이한 방향에서 물체 (2) 를 정확하게 맞추도록 되어 있어 공간에서 물체를 조절한다.

힘을 가하는 장치 중의 하나, 즉 도면 부호 17로 지정된 장치, 의 링크 아암 장치 (23) 는 2이상의 링크 아암 (26) 으로 이루어지며, 이들 링크 아암은 조인트 (27) 를 경유해서 물체 (2) 및 조인트 (29) 를 경유해서 가동부 (21) 에 힌지연결된다. 이러한 조인트 (27, 29) 각각은 제 2 물체 (2) 및 가동부 (21) 에 대해 모든 방향에서 개개의 링크 아암 (26) 의 선회를 가능하도록 구성되어 하는바, 다시 말해서 2개 이상의 자유도, 2중의 평행하지 않은 축을 중심으로 선회할 수 있어야 한다. 따라서, 조인트는 이러한 경우에 카단 조인트 또는 2개 이상의 축 조인트로 이루어진다. 또한, 본 발명의 범위내에는 각각의 조인트 (27, 29) 가 물체 (2) 또는 가동부 (21) 에 대해 추가적 자유도, 즉 당해 링크 아암 (26) 에 대해 사실상 평행한 축을 중심으로 한 회전을 갖는다는 포함되어 있다. 이러한 경우에, 예컨대 조인트는 볼 조인트로 형성될 수 있다.

링크 아암 장치 (23) 는 실시예에서 제 3 링크 아암 (28) 으로 이루어지며, 즉 이 링크 아암은 조인트 (29) 를 경유해서 링크 아암 (26) 에 연결된다. 한편, 링크 아암 (28) 은 가동부 (21) 에 견고하게 연결되거나 또는 하나의 단일 자유도, 사실상 순수한 회전을 구비하는 조인트 (30) 를 경유해서 가동부 (21) 에 추가적으로 연결된다.

링크 아암 (26) 은 관련 조인트 (27, 29) 와 함께 4링크 시스템을 형성한다. 이러한 시스템은 평행사변형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

가동부 (21) 는 물체 (1) 에 대해 오직 1자유도를 제공하기 때문에, 링크 아암 (28) 은 공간에서 그 배향을 유지할 것이다. 따라서, 상기 링크 아암 및 물체 (2) 와 결합된 링크 아암 (26) 은, 전체적 힘을 가하는 장치 (23) 가 평면에 사실상 수직한 축을 중심으로 연결장치 (4) 에 대해 선회하는 것에 대해 제 2 물체 (2) 를 로크하고, 여기서 조인트 (7, 15; 8, 16) 가 링크 (9, 14) 의 단부에서 존재한다는 점을 포함한다. 따라서, 링크 아암 장치 (23) 의 이러한 특성은, 만약 (FS2) 가 로크가능하다면 하나의 추가적 자유도를 제외한 모든 자유도가 관계되는 한 물체 (2) 가 공간에서 로크되고, 이러한 자유도는 제 2 의 힘을 가하는 장치 (18) 에 의해 제공되는 것을 포함한다.

오직 나머지 자유도는 링크 아암 장치 (24) 가 하나의 단일 링크 아암 장치 (24) 를 구비하는 경우에 로크될 수 있으며, 이 단일 링크 아암 장치는 조인트 (32) 를 경유해서 제 2 물체 (2) 및 가동부 (22) 에 연결된다. 이러한 조인트는 링크 아암 (31) 이 물체 (2) 뿐만 아니라 가동부 (22) 에 대해 모든 방향에서 선회가능하도록 이루어져야 한다. 또한 조인트 (32) 는 가동부 (32) 및 물체 (2) 에 대해 링크 아암 (31) 에 평행한 방향으로 축을 중심으로 회전형태의 하나의 추가적 자유도를 허용할 수 있다. 후자의 경우에, 이러한 자유도는 즉시 사용가능하다. 따라서, 조인트 (32) 는 카단 조인트로 이루어지고, 또 다른 조인트는 이중의 평행하지 않은, 유니버설 조인트, 볼 조인트등을 중심으로 선회할 수 있다. 하나의 단일 링크 아암 (23) 으로 이루어진 것 처럼 링크 아암 장치 (24) 의 구성에 대한 대안은 링크 아암 장치 (23) 와 유사한 장치를 구성하는 것이다. 이것이 모든 자유도의 로킹을 달성하기 위하여 필요한 것은 아니지만, 이중의 링크 아암으로 달성된 여분의 안정성으로 인해 어떤 경우에는 바람직할 수 있다.

항상 하나의 단일 자유도를 가능하게 하는 하기의 조인트가 사시도의 타원형(조인트 30 참조) 으로 나타내질 수 있는 반면에, 2개 이상의 자유도를 갖는 조인트는 원형으로 지정된다는 것을 알 수 있다.

힘을 가하는 부재 (19 및/또는 20) 는 실시예에서 회전식 수단으로 형성되어 있고, 이 회전 수단의 고정자는 고정부를 형성하고, 그 회전자는 가동부 (21, 22) 가 되거나 또는 이 가동부에 포함된다. 실시예에서, 가동부 (21, 22) 는 하나의 자유도를 갖는 선회가능한 아암의 특성을 갖는다. 하지만, 즉각적인 병진운동을 위해서 각각의 가동부 (21, 22) 가 또한 하나의 또 다른 자유도에 있어서는 이동가능할 수 있다. 이러한 병진운동가능한 가동부 (21, 22) 는 극단을 사용해서 링크 아암 (23, 24) 에 유사한 방식으로 연결된다.

제 3 의 힘을 제공하는 장치 (33) 는 제 2 링크 (10, 11) 가 물체 (1) 에 대해 선회하도록 한다. 장치 (33) 는 제 1 물체에 대해 견고하게 연결된 정비부 및 링크 (그 중 하나가 도면부호 10 으로 지정됨) 중의 하나에 연결된다. 힘을 가하는 부재 (33) 는 회전 수단에 의해 적절하게 형성되며, 이 수단의 고정자는 고정부를 형성하며, 회전자는 링크 (10) 에 견고하게 연결된다.

지금까지 도 1 에 기초해서 기술됨에 있어서, 로봇은 힘부재 (33) 에 의한 링크 (10, 11) 의 선회로 인해 연결장치 (4) 가 공간에서 평행이동하면서 그 배향을 유지하게 하며, 그 대응은 링크 장치 (5) 의 중간부에 의해 물체 (2) 에 대해 적절하게 된다.

하지만, 물체 (2) 의 배향, 즉 기울기에 있어서는 로봇이 변화될 수 있는바, 특히 링크장치 (6) 의 형태의 변화의 결과로 변화될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 제 1 물체 (1) 는 2개의 부분 (1A, 1B) 으로 이루어지며, 이들은 링크 (10) 의 힌지축 (12) 과 일치하는 축을 중심으로 상호 힌지연결된다. 제 4 의 힘을 제공하는 부재 (34) 는 부품들 중의 제 1 부품 (1A) 에 대해 제 2 부품 (1B) 을 선회시키도록 되어 있다. 이러한 제 2 부품 (1B) 은 2개의 링크 (22) 에 힌지가능하게 연결된다는 점에서 4링크 시스템 (FS2) 의 링크를 형성한다. 장치 (34) 는 부품 (1A) 에 견고하게 연결된 정지부 및 부품 (1B) 에 견고하게 연결된 가동부를 구비한다. 특히, 힘부재 (34) 는 회전 수단에 의해 형성되고, 고정자는 부품 (1A) 에 연결되고, 이 회전수단의 회전자는 부품 (1B) 에 연결된다.

힘부재 (33) 가 고정되어 있을 때, 링크 (10) 는 공간에서 하나의 동일한 위치를 가정한다. 동력 부재 (34) 가 구동될 때, 부품/링크 (1B) 는 공간에서 피봇되고, 또한 링크 (10) 에 대해 피봇된다. 이에 따라, 평행사변형 (FS2) 의 변형을 일으킴으로써 연결장치 (4) 및 그에 따른 물체 (2) 는 도 3 및 도 4 에서 처럼 기울어질 수 있다. 이러한 기울기는 물체 (2) 에 제공된 작동 부재용 또 다른 자유도를 포함한다. 힘부재 (34) 가 고정되어 있을 때, 링크/부품 (1B) 은 항상 부품 (1A) 에 대해 하나의 동일한 위치를 가정하고, 이는 물체 (2) 가 기울어지지는 않지만, 그 대신에 링크 (10) 의 피봇팅이 물체 (2) 의 공간 이동을 포함하지만 일정한 배향을 유지한다는 점을 포함한다.

물체 (2) 는 힘을 제공하는 장치 (17, 18) 에 의해 링크 (9, 14) 의 피봇팅에 의해 평면 (X, Y) 에 이동될 수 있다는 것을 도 2 로부터 알 수 있다. 링크 (10, 11) 를 피봇팅함으로써 물체 (2) 는 (XZ) 평면에서 변위될 수 있다. 하지만, 평행사변형 (FS2) 이 (XZ) 평면에 대해 다소 경사지게 작용할 수 있다는 점을 본 발명의 범위내에서 알 수 있다.

도 5 에 도시된 트랜스미션 (80) 이 제 2 물체 (2o) 에 대해 제 1 물체를 회전시키기 위하여 도 1-4 에 도시된 기본 형태의 로봇에서 제 1 물체 (1o) 상에 제공된 힘을 가하는 장치로부터 작동 부재 (3o) 에 구동력을 전달하도록 되어 있다. 4링크 시스템 (FS2) 은 도 5에 도시되어 있지만, 링크 장치 (5) 및 4링크 시스템 (FS2) 및 링크 장치를 상호 연결하기 위한 어떠한 연결장치도 도시되어 있지 않다. 하지만, 링크 (10o) 를 피봇팅하도록 된 동력 부재 (33o) 이 도 5 에 도시되어 있다.

트랜스미션 (80) 은 4링크 시스템 (FS2) 을 따라 신장하는 제 1 힘을 제공하는 부재 구비한다. 특히, 힘을 제공하는 부재는 변환 휠 (83, 84) 을 중심으로 놓인 견인력 전달 물체 (82) 를 구비한다. 이러한 변환 휠은 4링크 시스템 (FS2) 의 조인트 (12o, 13o) 와 일치하는 회전축을 갖는다. 회전 모터 형태의 힘부재 (81) 는 제 1 물체 (1o) 에 고정된 고정자 및 변환 휠 (83) 에 구동가능하게 연결된 회전자를 구비한다. 제 2 변환 휠 (84) 은 축 (85) 에 구동가능하게 연결되고, 이 축은 기어휠을 지탱하며, 이 기어휠은 또 다른 기어휠 (87) 과 결합되어 각기어를 형성한다.

링크 (88) 가 개략적으로 도 5 에 도시되어 있다. 이 링크는 제 1 링크 장치에 구비된 몇몇 링크에 의해 형성되어 있지만(도 1-4에 비교해서) 링크 장치 (5) 의 링크에 대해 평행하게 배치된 또 다른 링크로 이루어질 수 있다. 각각의 경우와 상관없이, 기어휠 (87) 은 축 (89) 에 연결되고, 이 축상에는 또 다른 변환 휠 (90) 이 위치된다. 링크 (88) 의 정반대편 단부에 배치된 이러한 변환 휠 (90) 및 변환 휠 (91) 을 중심으로, 제 2 견인력 전달 물체 (92) 가 놓인다. 변환 휠 (91) 은 축 (93) 상에 배치되고, 이 축상에는 또한 베벨기어 휠 (94) 이 배치된다. 이 기어휠 (94) 은 또 다른 베벨기어 휠 (95) 과 맞물림되며, 이 회전축은 축 (93) 에 대해 수직방향에 있다. 이 기어휠 (95) 은 또 다른 기어휠 (96) 과 각도를 갖고 맞물림되어 회전한다. 따라서, 기어휠 (95) 은 치형을 가짐으로써 양 측부상에서 적절하게 기어휠 (94, 96) 과 적절하게 맞물릴 수 있다. 작동 부재 (3o) 는 본 실시예에서 공동축 (97) 을 경유해서 기어휠 (96) 에 연결되어, 기어휠 (96) 에 대한 회전에 대항하도록 체결된다. 기어휠 (95) 및 그 축은 도 5 에 도시된 바와 같이 제 2 물체 (2o) 에 구비된 부품상에 회전가능하게 저널된다.

기어휠 (86, 87, 94, 95) 에 형성된 상술한 각기어는 조인트를 형성해서 4링크 시스템 (FS2) 의 원하는 조절을 가능하게 하고, 4링크 시스템의 완전한 가동성에 제한을 가하는 도 5 에 도시된 힘을 제공하는 장치 없이 링크 장치 (5) 포함된 4링크 시스템 (FS1, FS3) 의 조절을 가능하게 한다.

링크 장치 (5p) 의 다소 변형된 구성이 도 6 에 도시되어 있다. 링크 장치 (5p) 는 도 1-4에 이미 기술된 바와 같이 또한 4링크 시스템 (FS1, FS3) 을 형성한다. 하지만, 이들의 차이점은 4링크 시스템 (FS1) 이 2개의 견인력을 전달함으로써 이루어지지만, 압축력 전달, 제 1 링크 (9pA) 및 또 다른 제 1 링크 (9pB) 에 의해서는 이루어지지 않으며, 이 링크는 압축력을 전달하는바, 즉 거리를 한정한다. 제 1 링크 장치 (5p) 의 링크 (9p, 14p) 및 이와 관련된 조인트는 연결 장치 (4p) 및 제 2 물체 (2p) 사이에서 연결부를 형성하며, 이들 연결부들 중 하나는 회전에 대항하도록 고정되는바, 즉 연결부에 평행한 축을 중심으로 토르크를 전달할 수 있다. 본 실시예에서, 링크 (9p, 14p) 는 회전에 대항하는 연결부를 형성한다.

제 1 링크 (9pA, 9pB) 는 링크 장치 (5p) 의 운동시 관련된 제 2 물체 (2p) 의 공간에서 배향을 유지하도록 배치된다. 2개의 견인력 전달 물체는 연결 장치 (4p) 및 제 2 물체 (2p) 에 연결된 변환 부재 (98, 99) 를 중심으로 놓인 루프의 일부분을 형성한다. 루프는 변환 부재 (98, 99) 에 대한 변위에 대항하도록 체결된다. 이변환 부재는 루프의 일부분을 위한 호형 변환 경로를 형성한다. 이러한 변환 경로를 따른 적절한 위치에서, 루프는 적절한 체결 물체에 의해 변환 부재 (98, 99) 에 대해 체결된다. 본 실시예에서, 변환 부재 (98, 99) 는 원주방향 그루브를 갖는 휠에 의해 형성되고, 이 그루브에 루프가 수용된다. 이러한 휠은 연결부 (43) 에 연결되어, 상대 운동에 대항하도록 체결되며, 상기 연결부 (43) 는 축 (74) 을 중심으로 연결 장치 (4p) 및 제 2 물체 (2p) 에 힌지연결된다. 압축력 전달을 가능하게 하는 제 1 링크 (9B) 는 연결부 (43) 에 힌지연결된 단부를 가짐으로써 힌지축 (7p) 은 변환 부재 (98, 99) 의 축에 대해 동일한 중심을 갖게 된다.

다시 말해서, 제 1 링크 (9pB) 는 연결부 (43) 및 연결 장치 (4p) 및 제 2 물체 (2p) 를 연결하는 조인트 축 (74) 에 평행한 평면에서 조인트 (7p) 를 중심으로 피봇가능하다. 따라서, 이것은 링크 (9pA, 9pB) 가 연결 장치 (4p) 및 제 2 물체 (2p) 에 연결되는 것 처럼 기술될 수 있어 모든 방향에서 피봇가능하다. 조인트 축 (7p) 을 중심으로 피봇팅할 때, 견인력 전달 물체 또는 링크 (9pA) 는 변환 부재 (98, 99) 의 둘레를 따라 상이한 위치에서 변환 부재의 원주방향 그루브에서 출입하며, 연결 장치 (4p) 와 제 2 물체 (2p) 의 평행제어 기능을 수행한다.

링크 (14p) 에 있어서는, 이 링크가 링크 (9pA, 9pB) 를 갖는 4링크 시스템 (FS3) 을 형성한다. 또한, 링크 (14p) 는 (9pA, 9pB, 7p, 47) 에 따른 변환 부재를 사용해서 이루어질 수 있다.

도 1-4에 도시된 것과 동일한 로봇이 도 6 에 기술된 바와 같은 종류의 평행한 제어 링크 시스템에 의해 달성될 수 있어, 변환 부재로 이루어진 제어 링크 시스템, 견인력 전달 물체 루프 및 중앙의 또 다른 링크가 다양한 4링크 시스템 (FS1, FS2, FS3) 을 형성하며, 평행한 제어 링크 시스템에는 도 6 에서와 같은 평행한 제어 링크 시스템이 제공된다.

일반적 상태에서, 도 1-4에 기술된 바와 같은 링크를 갖는 4링크 시스템 (FS1, FS2, FS3) 을 형성하는 것이 바람직하지만, 도 6-8에 도시된 바와 같은 구성은 그 기능적으로 동일하고 링크 (10, 11) 의 실제적 정의 및 이에 따라 형성된 4링크 시스템이 관한 한 본 발명의 범위내에서 포함될 수 있다.

도 9 는 링크 장치 (5q) 및 힘을 제공하는 제 1 및 제 2 장치 (17q, 18q) 에 관한 한 도 1-4에 기술된 것에 해당하는 로봇의 변형예를 나타낸다. 4링크 시스템 (FS4) 으로 구성되지는 않지만 제 1 물체 (1q) 에 대해 피봇가능하게 배치된 피봇 아암 (100) 으로 구성된 운동 장치 (6q) 에 그 차이점이 있으며, 이 제 1 물체는 축 (101) 을 중심으로 한 베이스 부재형태로 되어 있다. 제 1 및 제 3 링크 (9q, 14q) 가 조인트를 경유해서 피봇 아암 (100) 에 연결되어 있기 때문에 이러한 피봇 아암 (100) 은 전술한 실시예에서 연결 장치 (4) 의 기능을 동시에 충족할 것이다. 이러한 연결에서 도 9 에 도시된 피봇 아암 (100) 의 길이는 로봇의 원하는 작동 영역에서 조절될 수 있다. 축 (101) 을 중심으로 피봇 아암 (100) 을 선회시키는 힘을 제공하는 장치 (33q) 는 힘을 가하는 부재로 이루어지며, 이 부재의 고정자는 제 1 물체 (1q) 에 연결되는 반면에, 회전자는 피봇 아암 (100) 에 연결된다. 게다가, 힘을 제공하는 장치 (17q) 에 제공된 힘을 가하는 부재 (19q) 는 또한 힘을 가하는 부재 (33q) 에 또한 연결되어 회전방향에서 회전자에 수반한다. 힘을 가하는 부재 (19q) 는 피봇 축 (101) 에 대해 중심맞춰진 중량을 가짐으로써 피봇 아암 (100) 의 피봇팅시 발생하는 관성을 최소화한다.

본 실시예에서, 피봇 아암 (100) 은 피봇 아암 (101) 에 대해 사실상 수직방향으로 배향된 것으로 도시되어 있다. 하지만 이것이 필수적인 것은 아니다.

필요하지는 않더라도, 힘을 가하는 부재 (20q) 가 힘을 가하는 부재 (33q) 의 축에 동축방향에 있는 것이 바람직하다.

도 1-4에서 도면 부호 6으로 지정된 것에 해당하고 피봇 아암 (100) 으로 형성된 운동 장치가 축 (101) 을 중심으로 피봇팅 운동을 실행하고, 그 결과로 작동 부재 (3q) 가 피봇팅 운동에 따라 피봇될 것이며, 상황에 따라 작동 부재 (3q) 의 보상 회전은 원치않는 배향에서 작동 부재 (3q) 를 위치시키기 위하여 피봇 아암 (100) 의 피봇팅 운동을 방지할 필요가 있다. 따라서, 도 1-4에 따른 운동 장치 (6) 의 피봇 아암 실시예는 제 2 물체 (2q) 에 대한 작동 부재 (3q) 를 회전시키기 위한 작동 장치가 다른 이유로 인해 필요할 때에만 비용절감적이다. 이러한 단점은 피봇 아암 해결책이 전체 로봇이 큰 각도를 이루는 바, 즉 어떤 실시예에서는 1이상의 회전을 하도록 (여러 회전도 가능함) 피봇되도록 해서, 큰 작동 영역 및 실형성을 제공하여 피봇 아암이 존재하는 회전에 관계없이 가장 직행경로에 항상 의존한다는 사실로부터 보상될 수 있다.

도 10 에 도시된 도 9 의 실시예의 변형예는 구동 장치의 구성에 관한 한 차이점이 있다. 종전대로, 장치는 제 2 물체 (2r) 가 피봇 아암 (100r) 에 대해 이동하도록 하기 위한 제 2 의 힘을 제공하는 장치 (17r, 18r) 로 이루어진다 (운동 장치 (6r)). 제 3 의 힘을 제공하는 장치 (33r) 는 제 1 물체 (1r) 에 대해 피봇 아암 (100r) 을 피봇팅하도록 작용한다. 이러한 상이한 힘을 제공하는 장치는 고정자와 회전자를갖는 각각의 힘을 가하는 부재 (19r, 20r, 33r) 로 이루어진다. 구동 수단 (19r, 20r, 33r) 은 제 1 물체 (1r) 에 대해 체결된 회전자, 즉 자체적으로 이동가능한 어떤 종류의 베이스를 갖는다. 회전 수단의 회전자는 도 10 에 도시된 바와같이 축 (101) 에 대해 사실상 평행하고, 바람직하게는 일치하는 회전축을 갖도록 배치되어 있다.

회전 수단 (19r) 의 회전자가 각기어 (112, 113) 를 경유해서 링크 아암 장치 (17r) 를 경유한 제 2 물체 (2r) 를 작동시키도록 되어 있다. 각기어 (angular gear) 를 포함한 제 1 기어휠 (112) 이 회전 수단 (19r) 의 회전자에 체결되는 반면에, 각기어 포를 포함한 제 2 기어휠 (113) 이 캐리어 (110) 에 의해 회전가능하게 지지되어, 회전 수단 (33r) 에 의해 피봇 아암 (100r) 의 피봇팅시 회전 운동을 하도록 되어 있다. 다시 말해서, 회전 수단 (33r) 의 회전자는 캐리어 (110) 에 연결되어 상대 운동에 대항하도록 체결된다. 기어휠 (113) 의 회전축은 도면부호 111로 지정되어 있다.

링크 아암장치 (17r) 에 구비된 기어휠 (113) 에 견고하게 연결되어 기어휠의 회전시 피봇팅 운동을 실행한다.

도 10 에 따라 기술된 실시예는, 장치가 이동되어야 할 때 회전 수단의 고정자가 이동되는 것이 아니라 회전 수단의 회전자만이 회전하는 장점을 갖는다. 이에 따라 최소 질량 관성을 갖는 실시예가 가능하다. 캐리어 (110) 및 각기어 (112, 113) 는 회전 수단의 고정자 보다 작은 질량으로 실현될 수 있다. 도 9 에 따른 실시예에서, 전체 회전 수단 (19q) 이 회전 수단 (33q) 에 의해 회전을 실행해야 하는 단점믈 갖는다.

또한, 도 10 에 도시된 변형예는, 평행사변형으로 이루어진 4링크 시스템 (FS4) 이 회전 수단 (19q) 의 회전자에 연결된 링크 아암 (21q)(도 9 참조) 대신에 존재함으로써 상대 회전에 대항하도록 체결된다는 점에서 그 차이점이 있다. 회전 수단 (19r) 의 회전자는 (FS4) 에서 링크 (148, 150) 중의 하나, 즉 링크 (148) 에 연결된다.

4링크 시스템 (FS4) 은 회전 수단 (19r) 으로 부터 멀리 떨어진 양 단부에서 링크 시스템 (23r) 에 연결된다. 링크 (148, 150) 는 1자유도를 갖는 캐리어 (110) 에 대해 이동 가능한 바, 즉 평행축을 중심으로 선회한다. 캐리어 (110) 는 (FS4) 에서 링크를 형성한다. 나머지 링크 (152) 는 링크 아암 장치 (23r) 에서 링크 중의 하나에 연결된다.

따라서, 회전 수단 (19r) 은 4링크 시스템 (FS4) 이 선회되도록 할 수 있다.

축 및 도 9 에 따른 아암 (21q) 를 갖는, 즉 평행사변형 없이 회전 수단의 (19r) 의 고정자 및 각기어 (112, 113) 가 또한 획득될 수 있다.

도 11 은, 운동 장치 (6s) 가 피봇 아암 (100s) 으로 구현된다는 점에서 도 9 및 도 10 건과 유사한 실시예를 나타낸다. 링크 장치 (5s) 는 베이스형 제 1 물체 (1s) 까지 링크의 양 단부 중의 하나와 힌지연결된 링크를 갖는다. 링크 장치 (5s) 에서 링크의 제 2 단부는 연결 장치 (4s) 에 힌지연결된다. 링크 장치 (5s) 의 링크는 제 1 물체 (5s) 뿐만 아니라 연결 장치 (4s) 에 대해 모든 방향에서 피봇가능하다. 피봇 아암 (100s) 은 축 (149) 을 중심으로 연결 장치 (4s) 에 피봇가능하게 연결된다. 이 축은 링크 장치 (5s) 에 포함된 링크의 종방향 축에 대해 임의의 방향을 갖는다. 도 12 및 도 13 에 따라 후술될 경우에서 처럼, 힘을 제공하는 장치 (33s) 는 도 12 및 도 13 에 따른 실시예의 것과 동일한 특성을 갖는 링크 아암 장치 (106s, 107s) 를 경유해서 피봇 아암 (100s) 상에서 작용한다. 작동 부재 (3s) 는 연결장치 (4s) 로부터 원격인 피봇 아암 (100s) 의 단부에 배치될 수 있다.

도 12 는 연결 장치 (4t) 와 물체들 중의 제 2 물체 (2t) 사이에 운동 장치 (6t) 가 배치된 실시예를 나타낸다. 제 1 링크 장치 (5t) 는 연결 장치 (4t) 와 물체들 중의 제 1 물체 (1t) 사이에 배치되어 있다. 이들 물체들 중의 제 2 물체 (2t) 는 작동 부재 (3t) 에 의해 형성되거나 이 작동 부재를 지탱하도록 되어 있다. 운동 장치 (6t) 는 연결 장치 (4t) 에 대해 피봇가능한 아암에 의해 형성된다. 제 1 의 4링크 시스템 (FS1) 의 링크 (9t) 는 다음과 같은 이유로 제 1 물체 (1t) 와 연결 장치 (4t) 에 대해 모든 방향에서 피봇가능하다: 힘을 제공하는 장치 (18t) 가 링크 (43t) 를 경유해서 링크 (9t) 에 연결된 가동부를 가짐으로써 (FS1) 은 (XY) 평면에서 피봇될 수 있다. 힘을 가하는 장치 (19t) 는 또 다른 힘을 제공하는 장치 (18t) 의 가동부 (21t) 에 견고하게 연결된 고정부를 갖는다. 이 힘을 제공하는 장치는 제 1 물체 (1t) 에 대해 체결된 고정부를 갖는다. 링크 (43t) 는 힘을 제공하는 장치 (18t) 의 가동부 (21t) 및 힘을 제공하는 장치 (19t) 의 고정부에 견고하게 연결된다. 장치 (18t, 19t) 는 회전 수단에 의해 적절하게 형성된다. 링크 (9t) 는 장치 (19t) 의해 존재하게 되는 평면에 대해 평행한 평면에서 피봇가능할 수 있다. 장치 (18t) 에 의해 링크 (9t) 가 어떤 각도, 적절하게는 직각을 이룬 축을 중심으로 상술한 피봇축까지 회전될 수 있다. 따라서, 링크 (9t) 는 상호 각도를 이루어 향해있는 2축을 중심으로 작동될 수 있다. 링크 (9t) 는 링크 (43t) 에 대해 오직 1자유도, 즉 순수한 피봇팅만을 가지며, 이 링크는 회전 수단 (19t) 과 함께 피봇축의 영역에서 링크 (9t) 와 상호연결된다. 따라서, 링크 (9t) 의 피봇팅을 야기하는 장치 (19t) 는 회전시 장치 (18t) 의 옆을 따라 이동될 수 있다. 장치 (18t, 19t) 로 부터 이격된 링크 (9t) 의 단부는 1자유도, 즉 단일축을 중심으로 한 피봇팅만을 갖는 힌지 (44t) 를 경유해서 연결부 (43t) 에 힌지연결된다. 연결 장치 (4t) 는 제 1 물체 (10t) 를 구비하며, 이 물체는 1자유도, 즉 연결부 (43t) 의 종방향을 중심으로 순수한 피봇팅을 갖는 연결부 (43t) 에 데헤 피봇되어 조인트 (104) 를 형성한다. 연결 물체 (10t) 는 1자유도, 즉 연결부 (43t) 를 중심으로 한 연결 물체 (10t) 의 피봇팅에 대해 평행한 축을 중심으로 한 순수한 피봇팅 운동을 갖는 연결 장치 (4t) 에 포함되어 조인트 (105) 를 형성한다. 연결 물체 (103) 가 링크 아암 장치 (14t) 를 경유해서 제 1 물체 (1t) 에 연결된다. 이 링크 아암 장치 (14t) 는 피봇성에 관하여 2이상의 자유도를 갖는 조인트 (15t, 16t) 를 경유해서 연결 물체 (103) 및 제 1 물체 (1t) 에 연결된 링크 아암을 구비한다. 따라서, 이러한 조인트 (15t, 16t) 는 상호 각도를 이루고 배치된 2축을 중심으로 피봇가능해야 한다. 회전식의 또 다른 자유도가 가능하며, 이 경우에 볼 조인트가 카단 조인트 뿐만 아니라 조인트 (15t, 16t) 를 위해 사용될 수 있다. 필요하지 않더라도, 링크 아암 (14t) 은 각각의 링크 (9t) 를 갖는 4링크 시스템 (FS3) 을 형성한다. 4링크 시스템 (FS1, FS3) 은 평행사변형 형태로 이루어져, 연결 물체 (10t) 의 배향은 항상 링크 (9t, 14t) 의 선회시 유지된다.

조인트 (44t, 104) 가 링크 (9t) 에 연결 장치 (4t) 에 대해 모든 방향에서 피봇성을 제공한다 (부품 (10t)).

연결장치 (4t) 에 포함된 연결 물체 (103) 에 대해 피봇 아암 (6t) 을 피봇하기 위하여, 힘을 제공하는 장치 (33t) 가 제공된다. 이러한 힘을 제공하는 장치는 제 1 물체 (1t) 에 대해 고정부 및 이 고정부에 대해 1자유도를 갖는 가동부를 갖는다. 본 실시예에서, 아암 (106) 은 힘을 가하는 부재의 가동부에 연결되며, 상기 아암 (106) 은 링크 아암 (107) 을 경유해서 피봇 아암 (6t) 에 연결된다. 아암 (106) 및 피봇 아암 (6t) 에 대한 링크 아암 (107) 각각의 조인트 (108, 109) 는 2이상의 자유도, 즉 평행하지 않은 축을 중심으로 한 피봇성을 갖지만 회전가능하도록 할 수도 있는바, 볼 조인트의 특성을 갖는다.

도 12 및 도 13 에 따른 실시예는, 힘을 가하는 부재 (18t, 19t) 를 작동시킴으로써 연결 장치의 위치를 변화시키기 위하여 4링크 시스템 (FS1, FS3) 이 제 1 물체 (1t) 에 대해 모든 방향으로 피봇될 수 있다. 피봇 아암 (6t) 은 연결 장치 (4t) 에 대해 피봇될 수 있음으로써 작동 부재 (3t) 가 힘을 가하는 장치 (33t) 의 작동에 의해 공간에서 작동될 수 있다.

도 12 로부터 알 수 있듯이, 제 2 물체 (2t) 는 본 실시예에서 피봇 아암 (6t) 의 극단을 형성하도록 이루어질 수 있다. 또한, 제 2 물체 (2t) 가 그 자체로 작동 부재 (3t) 에 의해 형성될 수 있도록 나타낼 수도 있다.

도 12 및 13 에 따른 실시예의 변형예가 도시되어 있지 않으며, 도 10 에 따른 각기어 질량 관성을 감소시키도록 사용될 수 있다.

도 14 는, 작동 부재의 적절한 선회 위치를 결정할 수 있기 위하여 제 1 물체 (1u) 로부터 시작하는 작동 부재 (3u) 를 선회시키기에 적절한 실시예를 도시하고 있다. 선회 위치의 이러한 조절은 다양한 조종 작업에 의해 야기되어, 작동 부재에 의해 실행될 수 있지만, 로봇의 실시예의 피봇팅이 피봇 작동시의 작동 부재 (3u) 가 공간에서 그 선회 위치를 변화시킨다는 의미에서 또한 대체적으로 바람직하다. 도 14 에서 힘을 가하는 부재 (33u) 가 제 1 물체 (1u) 에 체결된 고정부 및 아암 (106u) 에 연결된 가동부를 갖는다. 피봇 아암은 도면 부호 6u로 지정되어 있으며, 또한 동일한 숫자를 갖는 상술한 링크 아암과 유사한 링크 아암 (107u) 이 아암 (106u) 과 피봇 아암 (6u) 사이를 상호연결한다. 힘을 가하는 부재 (33u) 의 적절한 구동에 의해 피봇 아암 (6u) 은 아암 (106u) 과 링크 아암 (107u) 의 중간부에 의해 연결 장치 (4u)(도시되지 않음) 에 대해 피봇될 수 있다.

제 1 물체 (1u) 상에는, 작동 부재 (3u) 를 선회시키기 위하여 에너지를 가하는 구동 모터 (114) 가 있다. 구동 모터 (114) 는 물체 (1u) 에 연결된 고정부 및 구동축 형태의 구동휠 (115) 을 회전시키도록 된 가동부를 갖는다. 아암 (106u) 의 극단상에서, 또 다른 휠 (116) 이 회전가능하게 저널되고, 이러한 2개의 휠 (115, 116) 을 중심으로 루프로서 형성된 견인력 전달 물체 (117) 가 놓여있다. 휠 (116) 은 축 (118) 에 연결되고, 이 축상에 베벨 기어 (119) 가 체결된다. 축 (118) 은 아암 (106u) 의 극단에 대해 회전가능하다. 축 (118) 을 중심으로, 지지 부재 (120) 에 저널되어, 1자유도, 즉 순수한 피봇팅을 갖는 축 (118) 을 중심으로 이동된다. 이 지지 부재 (120) 는 1자유도를 갖는 축 (121) 에 연결되며, 상기 축 (121) 은 링크 아암 (107u) 에 대해 회전가능하다. 베벨 기어 휠 (122) 및 휠 (123) 은 축 (121) 에 연결되어, 이 축에 대한 회전에 대항하며, 견인력 전달 물체 (124) 는 휠 (123) 을 중심으로 놓인 루프로서 형성되어 있으며, 상기 물체 (124) 는 또 다른 휠 (125) 을 중심으로 놓여 축 (126) 에 연결됨으로써 이 축에 대한 회전에 대항하도록 체결되고, 상기 축 (126) 은 극단에서 링크 아암 (107u) 에 저널된다.

기어휠 (119, 122) 은 축 (118, 121) 이 상호 수직방향으로 신장한다는 점에서 일체형 각기어를 형성한다. 축 (126) 은 베벨 기어 (127) 에 견고하게 연결되며, 또 다른 각기어를 형성하면서 작동 부재 (3u) 에 견고하게 연결된 베벨 기어 휠 (128) 와 맞물린다. 기어휠 (128) 은 축 (129) 에 견고하게 연결된다. 이 축은 축 (126) 에 대해 수직방향으로 신장한다. 또 다른 지지 물체 (130) 가 1 자유도, 즉 순수한 피봇팅을 갖는 2축 (126, 129) 에 대해 저널된다.

도 14 에 따른 실시예는 다음과 같은 식으로 작동한다: 힘을 가하는 부재 (33u) 의 작동시 아암 (106u) 이 선회될 수 있으며, 피봇 아암 (6u) 은 링크 아암 (107u) 의 중간부와 피봇팅하도록 놓인다. 기어휠 축에 피봇가능하게 연결된 지지 물체 (120, 130) 및 각기어를 경유한 힘/동력 전달은 2개의 자유도, 즉 한편으로는 아암 (106u) 과 링크 아암 (107u) 사이에서, 그리고 다른 한편으로는 링크 아암 (107u) 과 피봇 아암 (6u) 사이의 전이 부분에서 상호 수직한 2축을 중심으로 이동할 가능성이 있다는 것을 의미한다. 이것은 피봇 아암 (6u) 이 도 14 에 도시된 바와 같이 아암 (106u) 의 피봇팅 평면으로부터 이격될 때 하나의 평면에서 피봇가능한 아암 (106u) 이 피봇 아암 (6u) 을 작동시킬 수 있다. 구동 모터 (114) 의 구동시, 구동휠 (115) 이 회전하게 될 것이다. 이 구동휠은 벨트, 라인, 와이어, 또는 체인 형태의 견인력 전달 물체 (117) 를 구동함으로써 휠 (116) 이 회전하게 된다. 축 (121) 은 각기어 (119/122) 를 경유해서 회전하게 되고, 이는 휠 (123) 의 회전을 야기해서 물체 (124) 를 경유해서 휠 (125) 을 구동시킴으로써 축 (126) 은 회전하게 된다. 이에 따라, 각기어 (127/128) 를 경유한 작동 부재 (3u) 가 회전하게 될 것이다.

도 15 는 장치의 두 부분 사이의 2배 힘전달을 가능하게 하기 위한 해법에 관한 것으로, 상기 부분들은 이중의 평행하지 않은 축을 중심으로 서로에 대해 피봇가능하다. 도 14 에 도시된 아암 아암 (106u) 과 링크 아암 (107u) 사이의 힘전달과 비교해서, 도 15 에 따른 실시예에 따라 2배가 될 수 있다. 이것은, 2배 세트의 견인력 전달 물체 (131, 132) 가 도 15 에 배치되고, 상기 세트의 물체가 독립적 구동 모터에 의해 구동되어 각각의 피동휠 (133, 134) 의 위쪽에 놓인다는 것을 의미한다. 휠 (134) 의 축 (135) 은 관형상 축으로 이루어지는 반면에, 제 2 휠 (133) 의 축 (136) 은 관형상 축 (135) 을 통과해서 돌출해 있다. 튜브형 축 (135) 에는 이 튜브형 축 (135) 을 통해 돌출해 있는 단부에 제 1 베벨 기어 (138) 가 제공된다. 튜브형 축 (135) 에 연결된 기어휠 (137) 은 튜브축 (140) 상에 배치된 베벨기어 휠과 맞물림되어, 각기어를 형성한다. 휠 (141) 은 튜브 축 (140) 에 견고하게 연결되며, 휠 (141) 에 의해 구동된 견인력 전달 물체 (142) 는 피동휠 위쪽에 위치된다.

또 다른 베벨기어 휠 (143) 이 기어휠 (138) 과 맞물리고 또한 축 (144) 에 체결되어 튜브 축 (140) 을 통과해 돌출해서 견인력 전달 물체 (146) 를 구동하는 휠에 연결되며, 이 견인력 전달 물체는 이에 따라 구동되는 휠 (도시되지 않음) 까지 더 신장해 있고, 상기 사실은 물체 (142) 에 대해서도 명백하다.

따라서, 도 15 에 도시된 트랜스미션에 의해 2배의 힘전달이 가능하고, 또한 조인트는 2자유도를 갖는바, 즉 조인트가 상호 각도를 이루어 위치된 2축을 중심의 선회를 가능하게 한다. 트랜스미션에 의해 관련 로봇 구조가 2자유도를 가질 수 있다. 예컨대, 물체 (131, 133, 136, 138, 143, 144, 145, 146) 는 작동 부재 (3) 를 선회시키도록 사용될 수 있는 반면에, 또 다른 물체가 로봇의 상이한 자유도, 예컨대 작동 부재를 계속해서 지탱하는 부품의 이동을 위해 사용될 수 있다.

도 16 은 도 14 에 따라 기술된 또 다른 실시예를 나타낸다. 견인력 전달 물체 및 이 물체를 구동함으로써 피동하는 휠에 의한 힘전달 대신에, 아암 (106v) 및 링크 아암 (107v) 을 따라 배치된 축 트랜스미션 (146, 147) 이 여기에 사용된다. 이는 조인트 전이부에서 또 다른 각기어 기능이 도면에 도시된 바와 같이 도입되어야 한다는 것이다.

모든 기술된 실시예에 공통적인 사항은 컴퓨터 형태의 적절한 제어 유니트가 여기에 직접 또는 간접적으로 연결된 제 2 물체 (2) 또는 부재를 예정된 경로를 따라 이동시킬 목적으로 다양한 로봇 실시예의 힘을 가하는 부재를 제어하도록 배치된다.

"힘을 가하는 부재" 및 "구동 수단" 이 다르게는 명확하게 표현되지 않는다면 상당히 넓은 범위로 해석될 수도 있다. 이러한 부재 및 수단이 고정자와 회전자로 이루어지도록 되어 있을 때, 이는 고정자와 회전자 사이에 원하는 기어비를 획득할 목적으로 적절한 기어가 연결된다는 것을 의미한다.

본 발명이 상술한 실시예에만 국한되지 않는다는 사실은 명확하다. 따라서, 본 실시예들의 세부적 적용은 청구항 1에 나타낸 본 발명의 범위내에서 상황에 따라 실행될 수 있다.

Claims

2개의 물체들의 상대 운동용 장치로서, 상기 장치는 제 1 링크 장치 (5, 5p, 5q, 5r, 5s, 5t) 와 운동 장치 (6, ...) 사이에서 연결부를 형성하는 장치 (4, 4p, 4q, 4r, 4s, 4t) 로 이루어지며, 또한 상기 운동 장치 (6, ...) 는 상기 연결 장치 (4, ...) 와 물체들 중의 하나의 물체 (1; 2; ...) 사이에 제공되는 반면에, 제 1 링크 장치 (5, ...) 는 상기 연결 장치와 물체들 중의 또 다른 물체 (2; 1;...) 사이에 제공되며, 상기 제 1 링크 장치 (5, ...) 는 상기 연결 장치 (4, ...) 와 물체들 중의 관련 물체 (2; 1; ...) 에 대해 조인트 (7, 8, 15, 16, ...) 를 경유해서 피봇가능하게 연결된 링크 (9, 14, ...) 로 이루어지고, 상기 운동 장치 (6, ...) 는 상기 연결 장치 (4, ...) 와 상기 물체들 중의 관련 물체 (2; 1; ...) 사이에서 상대 운동을 가능하게 하며, 또한 상기 상대 운동용 장치는 상기 물체 (1; 2; ...) 사이에서 상대 위치를 변화시키기 위하여 상기 링크 장치 (5, ...) 와 운동 장치 (6, ...) 를 작동시키기 위한 힘을 제공하는 장치로 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 링크 장치의 제 1 링크 (9, 9q, 9r, 9s, 9t) 가 1이상의 제 1 의 4링크 시스템 (FS1) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 제 1 링크들 중의 2이상의 링크 (9pA) 가 링크 장치 (5p) 의 운동시 물체들 중의 관련 물체 (2p) 의 공간에서 배향을 유지하도록 배치된 견인력 전달 물체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 2개의 견인력 전달 물체 (9pA) 는 변환 부재 (98, 99) 를 중심으로 놓인 루프의 일부분을 형성하며, 상기 변환 부재는 링크 장치 (5p) 에 속한 상기 물체 (2p) 및 상기 연결 장치 (4p) 에 연결되고, 상기 루프는 상기 변환 부재에 대한 변위에 대항해 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 변환 부재 (98, 99) 는 사실상 호형 변환 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항에 있어서, 압축력 전달 제 1 링크 (9pB) 는 상기 변환 경로 (98, 99) 에 대해 사실상 중앙에 위치된 정반대편 단부 (7p) 를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 운동 장치 (6p, 6q) 는 상기 연결 장치와 물체들 중의 제 1 물체 (1q, 1r) 사이에 제공되며, 상기 링크 장치 (5q, 5r) 는 상기 연결 장치와 물체들 중의 제 2 물체 (2q, 2r) 사이에 제공되고, 제 2 물체는 작동 부재 (3q, 3r) 로 되어 있거나 또는 작동 부재를 지탱하도록 되어 있으며, 상기 운동 장치 (6q, 6r) 는 피봇 아암 (100) 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 물체를 피봇 아암에 대해 이동시키기 위한 제 1 및 제 2 힘을 제공하는 장치 (17p, 17r, 18q, 18r), 및 상기 피봇 아암을 싱기 제 1 물체에 대해 피봇팅하기 위한 제 3 힘을 제공하는 장치 (33q, 33r) 로 이루어지며, 상기 힘을 제공하는 장치들은 회전 수단으로 구성된 각각의 힘을 가하는 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8 항에 있어서, 제 2 및 제 3 힘을 제공하는 부재 (20q, 20r, 33p, 33r) 는 제 1 물체 (1q, 1r) 에 대해 고정된 고정자 및 그 회전축과 사실상 평행하게, 바람직하게는 일치하게 배치된 그의 회전자를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 제 3 힘을 제공하는 부재 (33q) 가 피봇 아암을 피봇팅할 때 상기 제 1 힘을 제공하는 부재 (19q) 는 상기 피봇 아암 (100) 에 수반하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 제 1 힘을 제공하는 부재 (19r) 는 제 1 물체 (1r) 에 체결된 그의 고정자 및 각기어 (112, 113) 를 경유해서 상기 제 2 물체 (2r) 를 작동시키도록 된 그의 회전자를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 각기어로 이루어진 제 1 기어 (112) 는 상기 제 1 힘을 제공하는 부재 (19r) 의 회전자에 고정되는 반면에, 상기 각기어로 이루어진 제 2 기어 (113) 는 캐리어에 의해 회전가능하게 지지되며, 상기 캐리어는 제 3 힘을 제공하는 부재 (33r) 에 의해 피봇 아암 (100r) 의 피봇팅시 회전 운동 상태로 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 운동 장치 (6r) 는 상기 연결 장치 (6t) 와 상기 물체들 중의 제 2 물체 (2t) 사이에 제공되며, 상기 링크 장치 (5t) 는 상기 연결 장치 (4t) 와 상기 물체들 중의 제 1 물체 (1t) 사이에 제공되며, 상기 물체들 중의 제 2 물체는 작동 부재 (3t) 로 되어 있거나 이 작동 부재를 지탱하도록 되어 있고, 상기 운동 장치는 피봇 아암 (6t) 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 제 1 의 4링크 시스템 (FS1) 은 상기 피봇 아암의피봇 축 (103) 에 대해 임의의 각도로 놓인 축 (44t) 을 중심으로 피봇가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 피봇 아암 (6t) 은 연결 장치 (4t) 에 의해 피봇가능하게 지지되며, 선회중의 연결 장치 (9t) 는 제 1 링크 (9t) 에 그리고 링크 (14t) 를 경유해서 제 1 물체에 피봇가능하게 연결되고, 또한 상기 링크의 조인트 (15t, 16t) 는 모든 방향에서 피봇팅가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 피봇 아암 (6t) 을 피봇팅하기 위한 힘을 제공하는 장치 (33t) 는 제 1 물체 (1t) 상에 배치된 힘을 제공하는 부재 (33t) 및 상기 힘을 제공하는 부재의 가동부와 상기 피봇 아암 (6t) 사이의 링크 장치 (106, 107) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 또는 제 2 항 및 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 물체 (1u) 상의 구동 모터 (114) 에 의해 구동되는, 상기 제 2 물체상에 제공된 작동 부재 (3u) 를 선회시키기 위한 트랜스미션은 상기 링크 장치 (5) 를 따라 신장하는 힘전달 부재, 상기 상대 운동 장치에 포함된 다른 링크 아암 장치 (17, 18) 및/또는 운동 장치 (6), 연결 장치 (4) 로 이루어지며, 상기 힘전달 부재는 축 (146, 147) 및/또는 견인력 전달 물체 (117, 124) 형태로 되어 있으며, 상기 전달 물체는 장치의 가동성을 방해함 없이 힘전달을 위한 축/변환 휠 사이에 제공된 각기어 부재 (119, 122, 127, 128) 와 변환 휠 둘레에 놓이는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 2중의 평행하지 않은 축을 중심으로 상호 피봇가능한 장치의 두 부분 사이에서 2배 힘전달을 하기 위하여, 축을 중심으로 회전가능한 변환 휠 (133, 134, 141, 145) 을 중심으로 놓인 2배 세트의 견인력 전달 물체가 제공되며, 상기 견인력 전달 물체의 세트는 독립적 구동 모터에 의해 구동되며, 변환 휠 중의 하나의 축은 관형 축 (135, 140) 으로 되어 있는 반면에, 제 2 변환 휠은 관형 축을 통해 돌출해 있으며, 상기 축과 관형 축 각각이 각기어 휠 (137, 138, 139, 143) 에 제공되고, 이 휠들은 견인력 전달 물체용 회전가능한 변환 휠 을 지지하는 또 다른 세트의 축의 해당 기어휠과 함께 2중의 평행하지 않은 축을 중심으로 피봇가능한 조인트를 형성할 수 있으며, 상호 맞물린 각기어 휠은 상기 기어휠에 의한 중간 각기어 휠의 형성의 결과로 힘을 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 산업 로봇으로 되어 있으며, 상기 로봇의 제 2 물체 (2) 가 1이상의 작동 부재 (3) 를 직접 또는 간접적으로 지탱하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치