KR20100083004A

KR20100083004A - 로봇용 관절 기구

Info

Publication number: KR20100083004A
Application number: KR1020090002344A
Authority: KR
Inventors: 임진환
Original assignee: 주식회사 로보멕
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2010-07-21
Also published as: KR101031037B1; WO2010079915A2; WO2010079915A3

Abstract

본 발명의 로봇용 관절 기구는 경사판을 갖는 구동축과; 경사판의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판에 삽설되고, 그 타단에 관통공이 형성되는 커넥터와; 그 중앙에 관통공이 형성되고, 핀에 의해 상기 커넥터와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트와; 그 일측에 상기 구동축이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 샤프트가 회전 가능하게 삽설되도록 된 베이스부재와; 구동축을 구동하기 위한 구동원으로 구성되는 점에 있다.

로봇, 관절, 왕복, 회전, 운동

Description

로봇용 관절 기구{Articulation Mechanism for Robot}

본 발명은 로봇용 관절기구에 관한 것으로, 특히 경량으로 강성을 보강하여 구성요소의 변형이나 파손을 방지하며, 구동축에 제공된 회전 운동을 회전 왕복 운동으로 전환할 수 있는 로봇용 관절기구에 관한 것이다.

종래, 왕복 회전 동력장치(50a)는 본 출원인에 의해 한국 특허 출원번호 2007-75492호로 출원된 것으로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 하우징(10a)의 내측에 설치된 동력발생장치(20a)를 동작시키게 되면, 동력발생장치(20a)의 회전축(22a)이 회전하게 된다. 상기 회전축(22a)은 경사판부재(30a)의 연결부(36a)에 연결되므로 경사판부재(30a)가 회전하게 되면 이에 따라서 연결부(36a)도 회전운동을 하게 된다. 그리고, 경사판부재(30a)의 경사면(32a)의 구멍(34a)에 C자형 부재(40a)의 안내돌기(44a)가 끼워지게 되므로 경사판부재(30a)가 회전운동을 할 때 C자형 부재(40a)의 안내돌기(44a)가 원추운동을 하게 된다. 상기 경사판부재(30a)를 90도를 회전하게 되면, C자형 부재(40a)의 안내돌기(44a)가 원추운동을 하게 되고, C자형 부재(40a)의 요크(46a,46a)는 경사진 상태에서 수평인 상태로 되게 된다.

한편, 경사판부재(30a)를 다시 90도를 회전하게 되면, C자형 부재(40a)의 요크(46a,46a)가 수평인 상태에서 경사진 상태로 되게 된다. 그리고, 경사판부재(30a)를 또 다시 90도를 회전하게 되면 C자형 부재(40a)의 요크(46a,46a)가 경사진 상태에서 수평인 상태로 되게 된다. 또한, 경사판부재(30a)를 90도를 회전하게 되면 C자형 부재(40a)의 요크(46a,46a)가 수평인 상태에서 경사진 상태로 되게 된다. 따라서, 경사판부재(30a)의 경사면(32a)의 구멍(34a)에 회전 가능하게 끼워진 C자형 부재(40a)의 안내돌기(44a)가 원추운동(즉, 안내돌기(44a)의 축이 원추운동)을 하게 되면 C자형 부재(40a)는 핀(72a)에 의해 구속되어 있어 핀(70a)을 중심으로 핀(72a)이 회전운동을 하게 되므로 출력축(60a)이 핀(72a)과 함께 왕복 회전운동을 하게 된다. 도1b에서, 미설명부호 12a는 측면부이고, 14a,16a,42a,62a는 크고 작은 통공 및 관통공이다.

그러나, 이와 같은 종래의 왕복 회전 동력장치는 회전운동을 왕복 회전운동으로 변환시켜 주는 C자형 부재(40a)에 요크(46a)와 안내돌기(44a)를 2개의 고정점으로 하고 그 사이에 꺽는 힘이 걸리게 되어 큰 힘을 받으면 상기 C자형 부재(40a)가 변형되거나 파손될 가능성이 있다. 즉, 상기 요크(46a)와 안내돌기(44a) 사이의 구조가 꺽여진 평판 형태이므로 꺽는 힘에 취약한 구조이다.

그러나, 상기 종래의 왕복 회전 동력장치는 꺽는 힘에 취약한 구조이므로 큰 힘의 전달이 필요한 부분에는 적용이 어려운 단점을 내포하고 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 큰 힘의 전달이 필요한 부분에도 적용할 수 있는 로봇용 관절 기구를 적용하는 점에 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 원판형태로 형성된 구동축과; 구동축에 설치되며, 그 일측에 핀과 일체로 형성된 경사판과; 그 일측에 관통공이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부가 형성되는 구동부재와; 구동부재의 돌출부에 각기 연결되는 사이드 플레이트와; 사이드 플레이트와 연결되며, 그 일측에 베어링축이 형성되는 베어링축 고정부재와; 구동축에 연결되는 모터로 구성되는 점에 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 경사판을 갖는 구동축과; 그 일측이 각기 핀을 개재한 베어링이 삽설되도록 관통공이 형성되고, 그 타측에 핀의 단부를 끼우기 위한 홈이 형성되는 구동부재와; 그 일측이 각기 상기 핀에 삽설되도록 관통공이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부가 형성되는 연결축과; 연결축의 내측 및 외측에 각기 설치되는 복수개의 베어링과; 구동축에 연결되는 구동원으로 구성되는 점에 있다.

본 발명의 로봇용 관절 기구는 2점에서 서로 다른 방향으로 힘을 받는 전단형태의 힘을 받는 구조를 제공할 수 있으므로 커넥터의 강성이 개선되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 로봇용 관절 기구는 그 구성을 간단하게 함과 아울러 정밀하게 만들기가 용이하므로 상용화에 쉬운 이점이 있고, 게다가 유지 보수도 용이한 이점이 있다.

본 발명의 로봇용 관절 기구의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동축(10)과, 커넥터(14)와, 샤프트(20)와, 베이스부재(30)와, 구동원(40)으로 구성된다.

먼저, 로봇용 관절 기구는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 구동축(10)이 경사판(12)를 구비하게 된다. 상기 경사판(12)은 그 일측에 관통공(13)이 형성된다. 상기 관통공(13)에는 커넥터(14)가 끼워지게 된다. 상기 경사판(12)의 회전시에 커넥터(14)는 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설된다. 상기 커넥터(14)와 구동축(10)의 축 중심 사이의 각도(α)는 0도 내지 90도 의 범위 내에 있게 된다. 또한, 상기 커넥터(14)에도 후술하게 되는 핀(22)을 삽입하기 위한 관통공(15)이 형성되고, 샤프트(20)에도 후술하게 되는 핀(22)을 삽입하기 위하여 거의 그 중앙에 관통공(25)이 형성된다. 상기 커넥터(14)의 관통공(15)과 샤프트(20)의 관통공(25)을 일치시키고 핀(22)을 끼워서 상기 커넥터(14)와 샤프트(20)를 연결하게 된다. 상기 샤프트(20)는 커넥터(14)의 운동을 원추운동으로 제한하게 된다. 그리고, 상기 샤프트(20)의 양단에는 각기 소정 간격을 두고 베어링(24,24)이 설치된다.

베이스부재(30)에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 그 일측이 구동축(10)에 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되게 된다. 즉, 그 양단에 형성된 관통공(도시되지 않음)에 샤프트(20)에 끼워진 베어링(24)을 끼우게 된다. 상기 베이스부재(30)의 하부에는 관통하여 삽설된 구동축(10)을 구동하기 위한 구동원(40)이 설치된다. 상기 구동축(10)은 구동원(40)의 축(도시되지 않음)에 상호 연결된다. 샤프트(20)의 단면 형상은 도 2c에 도시된 바와 같이, 원형, 타원형, 사각형, 다각형, 링형 등으로 다양하게 구성할 수 있고, 이는 사용자가 샤프트(20)의 강성을 보강하기 위한 것으로 적절히 원하는 형태를 선택할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇용 관절기구는 구동원(40)을 동작시키게 되면 구동축(10)과 이와 연결된 경사판(12)이 회전을 하게 된다. 이때, 경사판(12)에 끼워진 커넥터(14)의 축 중심에 대하여 커넥터(14)의 후단부(도시되지 않았지만 커넥터(14)가 경사판(12)의 관통공(13)에 끼워진 부분)가 원 추운동을 하게 되므로 핀(22)에 의해 제한된 샤프트(20)가 회전 운동을 하게 된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동축(50)과, 경사판(60)과, 구동부재(70)와, 사이드 플레이트(80)와; 베어링축 고정부재(90)와; 제1 및 제2 지지체(100,110)와; 브라켓(120)과; 모터(124)와; 제1 및 제2 하우징(130,140)으로 구성된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇용 관절기구는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 구동축(50)이 원판형태로 구성되고, 그 상부 일측에 안착부(52)가 일체로 형성된다. 그리고, 상기 안착부(52)에는 경사판(60)이 설치되고, 상기 경사판(60)에는 핀(62)이 회전 가능하게 일체로 형성된다. 상기 안착부(52)와 경사판(60)도 사용자의 요구에 따라 일체로 형성시킬 수도 있다. 상기 경사판(60)의 핀(62)과 구동축(50)의 축 중심 사이의 각도(β)는 왕복 회전운동의 범위에 따라 0도 내지 90도이다. 구동부재(70)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 그 일측에는 각기 핀(62)을 삽설할 수 있도록 관통공(72)이 형성되고, 그 타측에는 각기 돌출부(74)가 형성되어 있다. 즉, 상기 구동부재(70)의 서로 마주보는 양면에는 관통공(72)이 각기 형성되고, 또 다른 서로 마주보는 양면에는 돌출부(74)가 각기 형성되어 있다.

상기 돌출부(74)에는 도 3c에 도시된 바와 같이, 베어링(76)이 끼워지고, 여기에는 사이드 플레이트(80)가 회전 가능하게 연결된다. 상기 베어링(76)은 여러 종류의 베어링중의 하나를 사용할 수도 있지만 경우에 따라서 설치하지 않을 수도 있다. 상기 복수개의 사이드 플레이트(80,80)의 사이에는 도 3d에 도시된 바와 같 이, 베어링(94)을 끼워서 베어링축(92)이 형성되는 베어링축 고정부재(90,90)가 각기 형성된다. 그러나, 상기 사이드 플레이트(80,80)와 베어링축 고정부재(90,90)는 사용자의 요구에 따라 서로 일체로 형성시킬 수도 있다.

상기 베어링축 고정부재(90)의 베어링축(92)에는 도 3e 및 3f에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 지지체(100,110)가 순차적으로 끼워진다. 상기 제1 지지체(100)의 내측에는 브라켓(120)이 설치되고, 상기 브라켓(120)의 위에는 구동축(50)이 설치된다. 그리고, 상기 브라켓(120)의 하부에는 구동축(50)과 연결되는 모터(124)가 설치된다. 상기 모터(124)의 모터축(도시되지 않음)은 구동축(50)과 회전 가능하게 연결된다. 상기 제2 지지체(110,110)의 사이에는 연결부(144)가 설치되어 다른 부재(도시되지 않음)와 연결할 수 있게 되어 있다. 그리고, 상기 제2 지지체(110,110) 및 브라켓(120)에는 제1 및 제2 하우징(130,140)이 각기 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동축(50)이 회전 운동을 하게 되면 경사판(60)에 연결된 핀(62)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 핀(62)의 축 연장선상의 한 점(O)을 원뿔 꼭지점으로 하여 핀(62)의 옆 면이 원뿔의 옆면을 그리는 원추운동을 하게 된다. 상기 핀(62)의 원추운동은 구동부재(70)로 전달되게 된다. 이때, 힘은 핀(62)의 전체 측면을 통해 구동부재(70)에 전달되므로 핀(62)에는 전단력이 걸리게 되는데, 핀(62)은 일자형의 원기둥 형태로 구성되므로 전단력이 매우 크게 된다. 상기 핀(62)이 원추운동을 하게 될 때 구동부재(70)는 핀(62)의 축을 중심으로 왕복 회전운동을 하게 된다. 구동부재(70)와 핀(62)의 사이에는 베어링(76)이 삽설되어 구동부재(70)가 핀(62)의 축을 중심으로 왕복 회전운동을 할 수 있게 된다. 따라서, 베어링축(92,92)에 삽설된 제1 지지체(100)와 연결된 제2 지지체(110)가 왕복 회전운동을 하게 된다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동축(210), 구동부재(170), 연결축(180), 복수개의 베어링(190,192) 및 구동원(230)으로 이루어진다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 구동축(210)이 경사판(212)과 일체로 형성되고, 경사판(212)에는 관통공(213)이 형성되고, 구동축(210)의 하부에는 구동축을 구동하기 위한 모터인 구동원(230)이 연결된다. 그리고, 구동부재(170)는 그 일측에 핀(162)을 개재한 베어링(178)을 삽설하기 위하여 관통공(172)이 형성되고, 그 타측에 핀(164)의 단부(166)를 끼우기 위한 홈(174)이 형성된다. 즉, 구동부재(170)의 서로 마주보는 양측에는 베어링(178)을 끼우기 위한 관통공(172)이 형성되고, 서로 마주보는 다른 양측에는 핀(164)의 단부(166)를 각기 끼우기 위한 홈(174)이 형성된다.

연결축(180)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 그 일측에 핀(164)을 삽설하기 위한 관통공(182)이 형성되고, 그 타측에 베어링(192,192)을 끼우기 위한 돌출부(184,184)가 형성된다. 그리고, 상기 연결축(180)의 내측 및 외측에는 복수개의 베어링(190,192)이 설치된다. 즉, 한쌍의 베어링(190,190)은 구동부재(170)가 연결축(180)의 내측에 설치될 때 구동부재(170)와 연결축(180)의 마찰을 줄이기 위하여 설치되는 것이고, 다른 한쌍의 베어링(192,192)은 연결축(180)의 돌출부(184)에 각기 끼워지게 된다. 그리고, 구동축(210)의 축 중심과 핀(162)이 이루는 각도(γ)는 0도 내지 90도의 범위내에서 필요한 왕복 회전운동의 범위에 따라 자유롭게 사용자 가 선택하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동원(230)이 동작하면 구동축(210)이 회전운동을 하게 되고, 핀(162)은 전술한 제1 실시예의 커넥터(14)의 축 중심과 마찬가지로 원추 운동을 하게 된다. 핀(162)의 원추 운동은 구동부재(170)의 왕복 회전운동으로 변환하게 된다. 이때, 핀(162)은 베어링(178)을 개재하여 구동부재(170)에 끼워지므로 핀(162)과 구동부재(170)사이의 마찰을 줄일 수 있다. 그리고, 구동축(210)의 회전운동을 핀(162)에 의해 왕복 회전운동으로 바꾸는 과정에서 발생되는 힘은 전단응력으로 작용하게 되고, 핀(162)의 단면 형상이 원형이므로 큰 힘을 전달 할 수 있다. 상기 구동부재(170)의 왕복 회전운동은 다시 연결축(180)으로 전달되고, 연결축(180)에 연결되는 돌출부(184)와 연결된 축(도시되지 않음)을 왕복 회전 운동시키게 된다. 상기 구동부재(170)는 연결축(180)과 조립시 베어링(190,190)을 개재하여 끼워지므로 마찰을 줄일 수 있는 구조로 되어 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동축(10), 커넥터(14),샤프트(20), 베이스부재(30), 구동원(40), U자형 브라켓(310) 및 회전동력원(320)으로 구성된다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 후술하는 로봇 팔꿈치에 적용하기 위한 것으로, 제1 실시예에 U자형 브라켓(310)과 회전동력원(320)을 추가로 더 구성한 것이다. 제1 실시예와 동일한 로봇용 관절 기구에 대하여는 그 설명을 생략하기로 하고, 그 차이점만을 설명하기로 한다.

U자형 브라켓(310)은 그 양단에 관통공(312)이 형성되고, 중앙에 연결부(314)가 형성된다. 그리고, 상기 관통공(312)에는 전술한 제1 실시예의 샤프트(20)를 삽설하게 된다. 즉, 제1 실시예의 베이스부재(30)의 양단에 베어링(24)을 개재하여 삽설된 샤프트(20)가 상기 제4 실시예의 U자형 브라켓(310)의 관통공(312,312)에 삽설되게 된다. 상기 연결부(314)의 하부는 모터인 회전동력원(320)의 축(322)에 연결된다. 그리고, 상기 연결부(314)의 외측에는 베어링(318)을 끼우고, 상기 베어링(318)의 외측에는 하우징(330)이 형성된다.

상기 제4 실시예는 1개의 회전동력원(320)과 U자형 브라켓(310)을 1자유도 관절인 제1 실시예와 결합시키고, 연결부(314)에 베어링(24)을 설치하고, 베어링(24)의 외측에 하우징(330)을 결합시켜서 한 평면상에서 서로 직교하는 왕복 회전운동을 얻을 수 있다. 여기서는, 단지 제1 실시예를 적용하는 것을 나타내었지만, 제2 및 제3 실시예도 적용할 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 제2 실시예를 적용하면, 안착부(52)를 가지며, 원판형태로 형성된 구동축(50)과; 안착부(52)에 설치되며, 그 일측에 핀(62)과 일체로 형성된 경사판(60)과; 그 일측이 각기 상기 핀(62)에 삽설되도록 관통공(72)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(74)가 형성되는 구동부재(70)와; 구동부재(70)의 돌출부(74)에 베어링(76)을 삽입하여 각기 회전 가능하게 연결되는 사이드 플레이트(80)와; 사이드 플레이트(80)와 연결되며, 그 일측에 베어링(94)을 끼워서 베어링축(92)이 형성되는 베어링축 고정부재(90)와; 베어링축 고정부재(90)의 베어링축(92)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결되는 회전동력원(320)으로 이루어지게 된다.

본 발명의 제4 실시예에 제3 실시예를 적용하면, 경사판(212)을 갖는 구동축(210)과; 그 일측이 각기 핀(162)을 개재한 베어링(178)이 삽설되도록 관통공(172)이 형성되고, 그 타측에 핀(164)의 단부(166)를 끼우기 위한 홈(174)이 형성되는 구동부재(170)와; 그 일측이 각기 상기 핀(164)에 삽설되도록 관통공(182)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(184)가 형성되는 연결축(180)과; 연결축(180)의 내측 및 외측에 각기 설치되는 복수개의 베어링(190,192)과; 구동축(210)에 연결되는 구동원(230)과; 연결축(180)에 연결되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결되는 회전동력원(320)으로 이루어지게 된다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 도5a 내지 도5c에 도시된 바와 같이, 1자유도 관절인 제1 실시예를 동작시키는 것은 전술한 제1 실시예의 동작과 유사하므로 여기서는 개략적인 설명만을 하기로 하고, 제2 및 제3 실시예를 적용한 것은 그 동작관계가 유사하므로 생략하기로 한다.

구동원(40)의 동작에 의해 구동축(10)이 회전 운동을 하게 되고, 커넥터(14)의 축 중심을 기준을 하여 원추운동을 하게 되면 도 5c에서 화살표로 나타낸 것과 같이, 샤프트(20)에 연결된 1자유도 관절이 왕복 회전운동을 하게 된다. 그리고, 회전동력원(320)의 동작에 의해 U자형 브라켓(310)에 끼워진 샤프트(20)는 왕복 회전운동이 가능하게 된다. 따라서, 1자유도 관절과, 회전동력원(320)과 연결된 U자형 브라켓(310)을 상호 연결함에 의해 동일 평면상에서 서로 직교하는 왕복 회전운 동을 얻을 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 구동축(10), 커넥터(14),샤프트(20), 베이스부재(30), 구동원(40), U자형 브라켓(310), 베어링(430), 웜(410), 웜기어(420), 제1모터 및 제2모터(440,450) 및 프레임(460)으로 구성된다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 도 6a 내지 도6d에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 샤프트(20)에 U자형 브라켓(310)을 끼우게 되고, 베이스 부재(30)의 하부에는 마찰을 줄이기 위한 베어링(430)을 설치하게 된다. 그리고, 구동축(10)에는 회전 가능하게 웜(410)이 삽입 설치된다. 상기 웜(410)은 제2 모터(450)의 축(452)에 연결된 웜기어(420)와 기어 결합하게 된다. 상기 구동축(10)과 웜(410)은 제1모터(440)에 회전 가능하게 연결되고, 웜기어(420)는 제2모터(450)에 회전 가능하게 연결된다. 그리고, 상기 웜(410), 웜기어(420) 및 베어링(430)은 프레임(460)으로 커버되고, 상기 웜(410)과 웜기어(420)의 원활한 동작을 안내 및 확인하기 위하여 프레임(460)에 소정 간격을 두고 복수개의 장공(462)이 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 모터(440,450)는 그들 사이의 이루는 각도(δ)는 사용자의 요구에 따라서 0도 내지 90도의 범위 내에서 조정할 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 제1 실시예의 1자유도 관절기구에 회전동력원인 제2모터(450)와, 웜(410) 및 웜기어(420)와, 베어링(430)과, 프레임(460)을 결합시키면 프레임(460)에서 도 6d에서 화살표로 나타내는바와 같이, 수평방향의 회전운동과, 수직방향의 왕복 회전운동을 얻을 수 있으므로 프레 임(460)이 2자유도 운동을 할 수 있게 된다. 여기서는, 단지 제1 실시예를 적용하는 것을 나타내었지만, 제2 및 제3 실시예도 적용할 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 제1모터(440) 및 제2모터(450)를 구동하게 되면, 구동축(10)이 회전운동을 하게 되고, 구동축(10)에 삽설된(끼워진) 웜(410)과 웜(410)과 치합된 웜기어(420)가 회전 운동을 하게 된다. 상기 웜(410)과 웜기어(420)는 두 축이 직각으로 교차되고, 직각축 사이의 기어의 운동을 전달하게 되므로 큰 감속비를 얻을 수 있다. 상기 구동축(10)의 회전운동은 제1 실시예와 마찬가지로 구동축(10)과 연결된 경사판(12)이 회전을 하게 된다. 이때, 경사판(12)에 끼워진 커넥터(14)의 축 중심에 대하여 커넥터(14)의 후단부(도시되지 않았지만 커넥터(14)가 경사판(12)의 관통공(13)에 끼워진 부분)가 원추운동을 하게 되므로 핀(22)에 의해 제한된 샤프트(20)가 회전 운동을 하게 된다. 그리고, 상기 샤프트(20)에 끼워진 U자형 브라켓(310)도 도 6d에 화살표로 나타낸 바와 같이, 왕복 회전운동을 하게 된다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 로봇용 관절 기구는 크게 로봇 팔꿈치부(500)와 로봇 어깨부(1000)로 이루어진다. 상기 로봇 팔꿈치부(500)는 제4 실시예를 적용한 것이고, 상기 로봇 어깨부(1000)는 제5 실시예를 적용한 것이다.

본 발명의 제6 실시예의 로봇 팔꿈치부(500)는 경사판(12)을 갖는 구동축(10)과; 상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와; 그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와; 그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와; 상기 구동축(10)을 구동하기 위한 구동원(40)과; 상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결되는 회전동력원(320)으로 이루어진다.

그리고, 본 발명의 제6 실시예의 로봇 어깨부(1000)는 경사판(12)을 갖는 구동축(10)과; 상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와; 그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와; 그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와; 상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 상기 베이스부재(30)의 하부에 설치되어 마찰을 줄이기 위한 베어링(430)과; 상기 구동축(10)에 회전가능하게 삽입 설치되는 웜(410)과; 상기 웜(410)과 서로 기어 결합되는 웜기어(420)와; 상기 구동축(10) 및 웜기어(420)에 각기 연결되는 제1모터(440) 및 제2모터(450)와; 상기 웜(410), 웜기어(420) 및 베어링(430)을 커버하며, 웜(410)과 웜기어(420)의 원활한 동작을 안내하기 위한 프레임(460)으로 이루어진다.

한편, 제6 실시예는 1자유도 관절 구조와 2자유도 관절구조를 7자유도 로봇 팔에 적용한 것이다. 또한, 로봇 팔꿈치부(500)와 로봇 어깨부(1000)에 적용되는 1 자유도 관절 기구는 전술한 제1 내지 제3 실시예를 각각 독립적으로 적용할 수 있다. 다양한 실시예에 대하여는 충분히 전술하였으므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 제6 실시예는 제4 실시예와 제5 실시예의 결합이므로 그 동작 설명은 여기서는 생략하기로 한다.

본 발명의 로봇용 관절기구는 로봇과, 이와 같은 로봇을 응용하는 일반 및 산업기계 등에 널리 적용할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 왕복 회전 동력장치의 사시도,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇용 관절 기구를 나타낸 사시도,

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇용 관절 기구를 나타낸 사시도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇용 관절 기구를 나타낸 사시도,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇용 관절 기구를 나타낸 사시도,

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 로봇용 관절 기구를 나타낸 사시도,

도7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 로봇용 관절 기구를 나타낸 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10,50,210: 구동축 14: 커넥터

20: 샤프트 30: 베이스부재

40,230: 구동원 70: 구동부재

80: 사이드 플레이트 90: 베어링축 고정부재

100,110: 제1 및 제2 지지체 120: 브라켓

130,140: 제1 및 제2 하우징 170: 구동부재

180: 연결축 190,192: 베어링

Claims

경사판(12)을 갖는 구동축(10)과;

상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와;

그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와;

그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 샤프트(20)가 회전 가능하게 삽설되도록 된 베이스부재(30)와;

상기 구동축(10)을 구동하기 위한 구동원(40)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제1항에 있어서, 상기 베이스부재(30)의 양단에 삽설된 샤프트(20)에는 베어링(24)을 개재하여 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제1항에 있어서, 상기 커넥터(14)와 구동축(10)의 축 중심 사이의 각도(α)는 0도 내지 90도 인 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제1항에 있어서, 상기 샤프트의 단면 형상은 원형, 타원형, 사각형, 다각형, 링형 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
원판형태로 형성된 구동축(50)과;

상기 구동축(50)에 설치되며, 그 일측에 핀(62)과 일체로 형성된 경사판(60)과;

그 일측에 관통공(72)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(74)가 형성되는 구동부재(70)와;

상기 구동부재(70)의 돌출부(74)에 각기 연결되는 사이드 플레이트(80)와;

상기 사이드 플레이트(80)와 연결되며, 그 일측에 베어링축(92)이 형성되는 베어링축 고정부재(90)와;

상기 구동축(50)에 연결되는 모터(124)로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
안착부(52)를 가지며, 원판형태로 형성된 구동축(50)과;

상기 안착부(52)에 설치되며, 그 일측에 핀(62)과 일체로 형성된 경사판(60)과;

그 일측이 각기 상기 핀(62)에 삽설되도록 관통공(72)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(74)가 형성되는 구동부재(70)와;

상기 구동부재(70)의 돌출부(74)에 베어링(76)을 삽입하여 각기 회전 가능하게 연결되는 사이드 플레이트(80)와;

상기 사이드 플레이트(80)와 연결되며, 그 일측에 베어링(94)을 끼워서 베어 링축(92)이 형성되는 베어링축 고정부재(90)와;

상기 베어링축 고정부재(90)의 베어링축(92)에 각기 순차적으로 끼워지는 제1 및 제2 지지체(100,110)와;

그 일측에 상기 구동축(50)이 설치되고, 그 외측에 제1 지지체(100)가 설치되는 브라켓(120)과;

상기 브라켓(120)의 하부에 설치되고, 구동축(50)에 연결되는 모터(124)와;

상기 제2 지지체(110) 및 브라켓(120)에 각기 연결되는 제1 및 제2 하우징(130,140)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제5항 또는 6항에 있어서, 상기 경사판의 핀과 구동축의 축 중심 사이의 각도(β)는 0도 내지 90도 인 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
경사판(212)을 갖는 구동축(210)과;

그 일측이 각기 핀(162)을 개재한 베어링(178)이 삽설되도록 관통공(172)이 형성되고, 그 타측에 핀(164)의 단부(166)를 끼우기 위한 홈(174)이 형성되는 구동부재(170)와;

그 일측이 각기 상기 핀(164)에 삽설되도록 관통공(182)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(184)가 형성되는 연결축(180)과;

상기 연결축(180)의 내측 및 외측에 각기 설치되는 복수개의 베어링(190,192)과;

상기 구동축(210)에 연결되는 구동원(230)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제8항에 있어서, 상기 구동축(210)과 핀(162)사이의 각도(γ)는 왕복 회전 운동의 범위에 따라서 0도 내지 90도 인 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
경사판(12)을 갖는 구동축(10)과;

상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와;

그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와;

그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와;

상기 구동축(10)을 구동하기 위한 구동원(40)과;

상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과;

축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결되는 회전동력원(320)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제10항에 있어서, 상기 U자형 브라켓(310)의 중앙에는 연결부(314)가 형성되 고, 상기 연결부(314)는 베어링(318)을 끼워서 하우징(330)으로 덮어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
안착부(52)를 가지며, 원판형태로 형성된 구동축(50)과;

상기 안착부(52)에 설치되며, 그 일측에 핀(62)과 일체로 형성된 경사판(60)과;

그 일측이 각기 상기 핀(62)에 삽설되도록 관통공(72)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(74)가 형성되는 구동부재(70)와;

상기 구동부재(70)의 돌출부(74)에 베어링(76)을 삽입하여 각기 회전 가능하게 연결되는 사이드 플레이트(80)와;

상기 사이드 플레이트(80)와 연결되며, 그 일측에 베어링(94)을 끼워서 베어링축(92)이 형성되는 베어링축 고정부재(90)와;

상기 베어링축 고정부재(90)의 베어링축(92)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과;

축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결되는 회전동력원(320)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
경사판(212)을 갖는 구동축(210)과;

그 일측이 각기 핀(162)을 개재한 베어링(178)이 삽설되도록 관통공(172)이 형성되고, 그 타측에 핀(164)의 단부(166)를 끼우기 위한 홈(174)이 형성되는 구동 부재(170)와;

그 일측이 각기 상기 핀(164)에 삽설되도록 관통공(182)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(184)가 형성되는 연결축(180)과;

상기 연결축(180)의 내측 및 외측에 각기 설치되는 복수개의 베어링(190,192)과;

상기 구동축(210)에 연결되는 구동원(230)과;

상기 연결축(180)에 연결되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과;

축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결되는 회전동력원(320)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
경사판(12)을 갖는 구동축(10)과;

상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와;

그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와;

그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와,

상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과,

상기 베이스부재(30)의 하부에 설치되어 마찰을 줄이기 위한 베어링(430)과;

상기 구동축(10)에 회전가능하게 삽입 설치되는 웜(410)과;

상기 웜(410)과 서로 기어 결합되는 웜기어(420)와;

상기 구동축(10) 및 웜기어(420)에 각기 연결되는 제1모터(440) 및 제2모터(450)와;

상기 웜(410), 웜기어(420) 및 베어링(430)을 커버하며, 웜(410)과 웜기어(420)의 원활한 동작을 안내하기 위한 프레임(460)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 모터(440,450)는 그들 사이의 이루는 각도(δ)가 0도 내지 90도의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
경사판(12)을 갖는 구동축(10)과; 상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와; 그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와; 그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와; 상기 구동축(10)을 구동하기 위한 구동원(40)과; 상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 축(322)에 의해 U자형 브라켓에 연결 되는 회전동력원(320)으로 이루어지는 로봇 팔꿈치부(500)와;

경사판(12)을 갖는 구동축(10)과; 상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와; 그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와; 그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와; 상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 상기 베이스부재(30)의 하부에 설치되어 마찰을 줄이기 위한 베어링(430)과; 상기 구동축(10)에 회전가능하게 삽입 설치되는 웜(410)과; 상기 웜(410)과 서로 기어 결합되는 웜기어(420)와; 상기 구동축(10) 및 웜기어(420)에 각기 연결되는 제1모터(440) 및 제2모터(450)와; 상기 웜(410), 웜기어(420) 및 베어링(430)을 커버하며, 웜(410)과 웜기어(420)의 원활한 동작을 안내하기 위한 프레임(460)으로 이루어지는 로봇 어깨부(1000)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
안착부(52)를 가지며, 원판형태로 형성된 구동축(50)과; 상기 안착부(52)에 설치되며, 그 일측에 핀(62)과 일체로 형성된 경사판(60)과; 그 일측이 각기 상기 핀(62)에 삽설되도록 관통공(72)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(74)가 형성되는 구동부재(70)와; 상기 구동부재(70)의 돌출부(74)에 베어링(76)을 삽입하여 각기 회전 가능하게 연결되는 사이드 플레이트(80)와; 상기 사이드 플레이트(80)와 연결되며, 그 일측에 베어링(94)을 끼워서 베어링축(92)이 형성되는 베어링축 고정부재(90)와; 상기 베어링축 고정부재(90)의 베어링축(92)에 각기 순차적으로 끼워지는 제1 및 제2 지지체(100,110)와; 그 일측에 상기 구동축(50)이 설치되고, 그 외측에 제1 지지체(100)가 설치되는 브라켓(120)과; 상기 브라켓(120)의 하부에 설치되고, 구동축(50)에 연결되는 모터(124)와; 상기 제2 지지체(110) 및 브라켓(120)에 각기 연결되는 제1 및 제2 하우징(130,140)으로 구성되는 로봇 팔꿈치부(500)와;

경사판(12)을 갖는 구동축(10)과; 상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와; 그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와; 그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와; 상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 상기 베이스부재(30)의 하부에 설치되어 마찰을 줄이기 위한 베어링(430)과; 상기 구동축(10)에 회전가능하게 삽입 설치되는 웜(410)과; 상기 웜(410)과 서로 기어 결합되는 웜기어(420)와; 상기 구동축(10) 및 웜기어(420)에 각기 연결되는 제1모터(440) 및 제2모터(450)와; 상기 웜(410), 웜기어(420) 및 베어링(430)을 커버하며, 웜(410)과 웜기어(420)의 원활한 동작을 안내하기 위한 프레임(460)으로 이루어지는 로봇 어깨부(1000)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.
경사판(212)을 갖는 구동축(210)과; 그 일측이 각기 핀(162)을 개재한 베어링(178)이 삽설되도록 관통공(172)이 형성되고, 그 타측에 핀(164)의 단부(166)를 끼우기 위한 홈(174)이 형성되는 구동부재(170)와; 그 일측이 각기 상기 핀(164)에 삽설되도록 관통공(182)이 형성되고, 그 타측에 각기 돌출부(184)가 형성되는 연결축(180)과; 상기 연결축(180)의 내측 및 외측에 각기 설치되는 복수개의 베어링(190,192)과; 상기 구동축(210)에 연결되는 구동원(230)으로 이루어지는 로봇 팔꿈치부(500)와;

경사판(12)을 갖는 구동축(10)과; 상기 경사판(12)의 회전시에 미끄럼 운동을 하기 위하여 그 일단이 상기 경사판(12)에 삽설되고, 그 타단에 관통공(15)이 형성되는 커넥터(14)와; 그 중앙에 관통공(25)이 형성되고, 핀(22)에 의해 상기 커넥터(14)와 상호 연결되며, 상기 커넥터의 운동을 원추운동으로 제한하기 위한 샤프트(20)와; 그 일측에 상기 구동축(10)이 회전 가능하게 삽설되고, 그 양단에 베어링(24)을 개재하여 샤프트(20)가 삽설되도록 된 베이스부재(30)와; 상기 샤프트(20)에 삽설되도록 그 양단에 관통공(312)이 형성된 U자형 브라켓(310)과; 상기 베이스부재(30)의 하부에 설치되어 마찰을 줄이기 위한 베어링(430)과; 상기 구동축(10)에 회전가능하게 삽입 설치되는 웜(410)과; 상기 웜(410)과 서로 기어 결합되는 웜기어(420)와; 상기 구동축(10) 및 웜기어(420)에 각기 연결되는 제1모터(440) 및 제2모터(450)와; 상기 웜(410), 웜기어(420) 및 베어링(430)을 커버하며, 웜(410)과 웜기어(420)의 원활한 동작을 안내하기 위한 프레임(460)으로 이루 어지는 로봇 어깨부(1000)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절 기구.