KR20150132771A - 링크구동장치 - Google Patents

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KR20150132771A
KR20150132771A KR1020140059147A KR20140059147A KR20150132771A KR 20150132771 A KR20150132771 A KR 20150132771A KR 1020140059147 A KR1020140059147 A KR 1020140059147A KR 20140059147 A KR20140059147 A KR 20140059147A KR 20150132771 A KR20150132771 A KR 20150132771A
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actuator
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KR1020140059147A
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박준환
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현대자동차주식회사
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Abstract

액추에이터가 설치된 베이스부; 베이스부에 힌지핀으로 연결되고, 각각의 단부가 상호 힌지핀으로 연결되어 일련의 구동라인을 형성하는 복수의 연결링크; 상기 복수의 힌지핀마다 마련된 복수의 캡스탄; 상기 액추에이터와 각각의 캡스탄을 순차적으로 연결하여 액추에이터의 구동시 각각의 캡스탄이 모두 회전되도록 하는 와이어; 및 상기 복수의 힌지핀마다 마련되어 연결링크의 단부와 캡스탄을 연결하거나 연결을 해제함으로써, 연결링크와 캡스탄이 함께 회전되거나 또는 캡스탄만이 회전 되도록 하는 복수의 클러치;를 포함하는 링크구동장치가 소개된다.

Description

링크구동장치 {APPARATUS FOR DRIVING LINKS}
본 발명은 와이어, 캡스탄, 클러치만을 사용하여 필요한 액추에이터의 개수를 줄임으로써 구조가 단순하고 경량화시킨 링크구동장치에 관한 것이다.
종래의 다관절 링크구동장치는 링크의 단면부에 각각의 액추에이터가 각각의 링크를 동작시켜 링크가 제어되는 방식이었다.
그러나 이 경우 액추에이터가 링크 연결부에 배치되므로써 자중에 의한 페이로드가 잠식되는 문제가 발생하였다. 또한, 각 링크 연결부에 엑추에이터를 사용하기 때문에 구조가 복잡하여 가격이 비싸지고, 전력소모가 많으며, 고장이 빈번하게 발생하는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2007-0065493 A
본 발명은 본 발명은 와이어, 캡스탄, 클러치만을 사용하여 필요한 액추에이터의 개수를 줄임으로써 구조를 단순화하고 경량화하여 에너지소비와 제작단가를 줄일 수 있는 링크구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 링크구동장치는 액추에이터가 설치된 베이스부; 베이스부에 힌지핀으로 연결되고, 각각의 단부가 상호 힌지핀으로 연결되어 일련의 구동라인을 형성하는 복수의 연결링크; 상기 복수의 힌지핀마다 마련된 복수의 캡스탄; 상기 액추에이터와 각각의 캡스탄을 순차적으로 연결하여 액추에이터의 구동시 각각의 캡스탄이 모두 회전되도록 하는 와이어; 및 상기 복수의 힌지핀마다 마련되어 연결링크의 단부와 캡스탄을 연결하거나 연결을 해제함으로써, 연결링크와 캡스탄이 함께 회전되거나 또는 캡스탄만이 회전 되도록 하는 복수의 클러치;를 포함한다.
액추에이터의 구동축에는 구동풀리가 마련되고, 와이어는 구동풀리를 통해 구동력을 전달받아 각각의 캡스탄을 회전시킬 수 있다.
복수의 연결링크에는 베이스부에 연결되는 최초링크 및 가장 마지막에 위치되는 최후링크가 포함되고, 최후링크의 끝단에는 종동풀리가 마련되어 와이어가 최종적으로 종동풀리에 걸릴 수 있다.
복수의 연결링크의 단부마다 마련되어 클러치를 제어하는 솔레노이드;를 더 포함할 수 있다.
복수의 연결링크 중 어느 하나의 특정링크를 구동할 경우 해당 특정링크 단부의 클러치를 제어하여 해당 위치의 캡스탄과 특정링크가 함께 회전하도록 하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
제어부는 구동의 대상이 되는 연결링크의 구동 방향에 따라 액추에이터의 구동 방향을 제어할 수 있다.
상기 와이어는 폐곡선을 이룰 수 있다.
상호연결되는 일측 연결링크와 타측 연결링크는 일정거리에 이격되어 배치되고 힌지핀으로 연결되며, 이격된 공간에 캡스탄과 클러치가 설치되고, 클러치는 상하로 슬라이딩 되어 캡스탄과 일측 연결링크를 연결 또는 해제할 수 있다.
상기 일측 연결링크와 클러치 상단부에는 상호 치합되는 제1기어부가 각각 형성되고, 캡스탄과 클러치 하단부에는 상호 치합되는 제2기어부가 각각 형성될 수 있다.
힌지핀의 단부는 타측 연결링크와 고정되고, 힌지핀 및 클러치의 중앙부에는 상호 치합되는 제3기어부가 각각 형성될 수 있다.
클러치 상단부와 일측 연결링크의 제1기어부는 클러치의 슬라이딩시 항상 치합된 상태를 유지하며, 클러치가 중앙에 위치된 경우 클러치와 힌지핀의 제3기어부가 치합 되고, 클러치가 타측 연결링크 측으로 슬라이딩 된 경우 클러치와 캡스탄의 제2기어부가 치합 될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 링크구동장치에 따르면, 베이스부에 장착된 한개의 엑추에이터와 각각의 링크 단부에 마련된 클러치 제어를 통해 마치 각각의 엑추에이터로 링크를 독립적으로 제어하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 한 개의 액추에이터만을 사용하기 때문에 전력소비량과 자중에 의한 페이로드를 줄일 수 있고 링크구동장치를 단순화 경량화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연결링크구동장치의 구성도.
도 2 및 3은 본 발명의 실시예에 따른 연결링크구동장치의 분해도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 작동시 연결링크 고정상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 작동시 연결링크 중립상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 작동시 연결링크 회전상태를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연결링크구동장치의 구성도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 실시예에 따른 연결링크구동장치의 분해도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 작동시 연결링크 고정상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 작동시 연결링크 중립상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 작동시 연결링크 회전상태를 나타낸 도면.
본 발명에 따른 링크구동장치는 도 1 내지 3에서와 같이 액추에이터(100)가 설치된 베이스부(200); 베이스부(200)에 힌지핀(300)으로 연결되고, 각각의 단부가 상호 상기 힌지핀(300)으로 연결되어 일련의 구동라인을 형성하는 복수의 연결링크(400a,400b,400c); 상기 복수의 힌지핀(300) 마다 마련된 복수의 캡스탄(500); 상기 액추에이터(100)와 각각의 캡스탄(500)을 순차적으로 연결하여 액추에이터(100)의 구동시 각각의 캡스탄(500)이 모두 회전되도록 하는 와이어(900); 및 상기 복수의 힌지핀(300)마다 마련되어 연결링크(400)의 단부와 캡스탄(500)을 연결하거나 연결을 해제함으로써, 연결링크(400a,400b,400c)와 캡스탄(500)이 함께 회전되거나 또는 캡스탄(500) 만이 회전 되도록 하는 복수의 클러치(700);를 포함한다.
즉, 베이스부(200)에 해당하는 첫번째 링크에 액추에이터(100)가 형성되고 각각의 단부가 상호 힌지핀(300)으로 연결되어 일련의 구동라인을 형성하는 복수의 연결링크(400a,400b,400c)가 있고 각각의 힌지핀(300)에 클러치(700)와 베어링(800), 캡스탄(500)이 각각 결합되어 있다.
따라서, 상기 클러치(700)의 작용에 의해 캡스탄(500)과 연결링크(400a,400b,400c)의 단부가 결합되어 연결링크(400a,400b,400c)가 회전하기도 하고 움직이지 않도록 고정하기도 한다.
한편, 본 발명은 도 1 내지 3에서와 같이 상호연결되는 일측 연결링크(400a)와 타측 연결링크(400b)는 일정거리에 이격되어 배치되고 힌지핀(300)으로 연결되며, 이격된 공간에 캡스탄(500)과 클러치(700)가 설치되고, 클러치(700)는 상기 힌지핀(300)을 따라 상하로 슬라이딩 되어 캡스탄(500)과 일측 연결링크(400a)를 연결 또는 해제한다. 상기 힌지핀(300)은 일단이 상기 일측 연결링크(400a)또는 상기 타측 연결링크(400b) 중 어느 한쪽에 고정됨이 바람직하다.
또한, 각 연결링크(400a,400b,400c)와 클러치(700) 상단부에는 상호 치합되는 제1기어부(410,710)가 각각 형성되고, 캡스탄(500)과 클러치(700) 하단부에는 상호 치합되는 제2기어부(520,720)가 각각 형성되며, 힌지핀(300) 및 클러치(700)의 중앙부에는 상호 치합되는 제3기어부(330,730)가 각각 형성될 수 있다.
상기 제1기어부(410,710)는 상기 일측 연결링크(400a)의 내주면을 따라 형성된 연결링크 기어치(410)와 상기 클러치(700)의 상단에서 상기 클러치(700)의 외주면을 따라 마련되어 상기 연결링크 기어치(410)와 치합되는 제1클러치 기어치(710)로 구성되고, 상기 제2기어부(520,720)는 상기 캡스탄(500)의 내주면을 따라 형성된 캡스탄 기어치(520)와 상기 클러치(700)의 하단에서 상기 클러치(700)의 외주면을 따라 마련되어 상기 캡스탄 기어치(520)와 치합되는 제2클러치 기어치(720)로 구성되며, 상기 제3기어부(330,730)는 상기 힌지핀(300)의 외주면을 따라 형성된 힌지핀 기어치(330)와 상기 클러치(700)의 내주면에 마련되어 상기 힌지핀 기어치(330)와 치합되는 제3클러치 기어치(730)로 구성됨이 바람직하다.
상기 클러치(700)의 상하 슬라이딩에 의해 상기 제1기어부(410,710) 내지 제3기어부(330,730)의 선택이 이루어지며, 각각의 기어부가 선택됨에 따라 고정,중립 및 회전이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동라인을 형성하는 링크구동장치의 작동과정을 더욱 상세히 설명하자면, 도 1 내지 6에서와 같이 클러치(700)의 상단에 위치한 상기 제1기어부(410,710)는 클러치(700)의 슬라이딩시 항상 치합된 상태를 유지하고, 클러치(700)가 상기 힌지핀(300)의 중앙부에 위치된 경우 상기 제3기어부(330,730)가 치합되며, 클러치(700)가 타측 연결링크(400b)측으로 슬라이딩되어 상기 힌지핀(300)의 하부에 위치된 경우 상기 제2기어부(520,720)가 치합될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 제1기어부(410,710)는 클러치의 움직임 여부에 상관없이 항상 치합된 상태를 유지하는데, 여기에 제3기어부(330,730)가 치합되면 도 4에서와 같이 일측 연결링크(400a)와 타측 연결링크(400b)가 결합되어 서로 고정된 상태가 된다.
이때, 도 5에서와 같이 클러치(700)가 상방으로 슬라이딩하여 상기 제3클러치 기어치(730)가 상기 힌지핀 기어치(330)의 상방으로 이탈할 경우 캡스탄(500)은 어느 부분과도 연결되어 있지 않고 액추에이터(100)의 동력이 일측 연결링크(400a)에 전달되지 않으며, 상기 일측 연결링크(400a)와 타측 연결링크(400b)간의 결합도 해제되어 중립상태가 된다.
또한, 도 6에서와 같이, 상기 클러치(700)가 하방으로 슬라이딩하여 상기 제3클러치 기어치(730)가 상기 힌지핀 기어치(330)의 하방에 위치되는 경우, 상기 제2기어부(520,720)가 치합되어 액추에이터(100)의 동력이 와이어(900) 및 캡스탄(500)을 통해 일측 연결링크(400a)를 회전시키게 된다.
상기 액추에이터(100)의 동력전달 경로를 더 상세히 설명하자면, 도 1에서와 같이 액추에이터(100)의 구동축에 구동풀리(110)가 마련되고, 상기 와이어(900)는 상기 구동풀리(110)를 통해 구동력을 전달받아 각각의 캡스탄(500)을 회전시킬 수 있다.
또한 복수의 연결링크(400a,400b,400c) 중 상기 베이스부(200)에 연결되는 최초링크와 가장 마지막에 위치되는 최후링크(400c)에 있어서, 최후링크(400c)의 끝단에는 종동풀리(120)가 마련되어 와이어(900)가 최종적으로 종동풀리(120)에 걸리는 것을 특징으로 한다. 상기 최초링크는 상기 일측 연결링크(400a)가 될 수도 있지만, 상기 베이스부(200)와 상기 일측 연결링크(400a) 사이에 별도로 더 마련되는 연결링크가 될 수도 있다.
한편, 상기 와이어(900)가 폐곡선을 이루도록 하여 상기 와이어(900)의 장력이 작용하는 방향을 바꿔줄 필요가 있는데, 이때 최후링크(400c)에 마련된 종동풀리(120)가 와이어(900) 장력 작용방향을 바꿔주는 역할을 수행한다.
한편, 본 발명은 도 1에서와 같이 복수의 연결링크(400)의 단부 마다 마련되어 클러치(700)를 제어하는 솔레노이드(600);를 더 포함할 수 있고, 복수의 연결링크(400a,400b,400c) 중 어느 하나의 특정링크를 구동할 경우 해당 특정링크 단부에대응되는 클러치(700)를 제어하여 해당 위치의 캡스탄(500)과 특정링크가 함께 회전하도록 하는 제어부(미도시);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 각각의 연결링크(400a,400b,400c)를 구동하기 위해 와이어(900)를 통해 액추에이터(100)로 부터 동력을 전달받은 캡스탄(500)과 각 연결링크(400a,400b,400c)의 단부가 결합 되어야 해당되는 연결링크가 움직일 수 있게 되는바, 클러치(700)를 필요한 위치로 이동시키기 위해 솔레노이드(600)를 더 포함하고, 상기 제어부는 솔레노이드(600)에 신호를 전달하여 상기 클러치(700)의 움직임을 제어하는 것이다.
또한, 상기 제어부는 구동의 대상이 되는 상기 특정링크의 구동 방향에 따라 액추에이터(100)의 구동 방향을 제어함이 바람직하며, 상기 특정링크의 구동방향에 따라 각 연결링크(400a,400b,400c)의 단부에 대응되는 솔레노이드(600)에 신호를 전송하여 상기 특정링크의 방향을 제어함이 바람직하다.
본 실시예에서는 일측 연결링크(400a)와 타측 연결링크(400b)의 관계를 실시예로 하여 설명하였으나, 이는 상기 베이스부(200)와 상기 일측 연결링크(400a), 상기 타측 연결링크(400b)와 상기 최후링크(400c)의 구동 및 결합관계에 있어서도 동일하게 적용될 수 있으며, 상기 연결링크(400a,400b,400c)가 연속적으로 더욱 늘어나거나 줄어들수도 있을 것이다.
또한, 제1기어부(410,710),제2기어부(520,720),제3기어부(330,730)는 기어치를 통한 동력전달 대신 접촉면에 마찰수단을 마련하여 기어부간의 마찰접촉에 의한 동력전달이 되도록 이루어질 수도 있다. 동력전달 구성에는 다양한 실시예가 가능하다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 링크구동장치에 따르면, 베이스부(200)에 장착된 한개의 액추에이터(100)와 각각의 링크 단부에 마련된 클러치 제어를 통해 마치 각각의 액추에이터로 링크를 독립적으로 제어하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 한 개의 액추에이터만을 사용하기 때문에 전력소비량과 자중에 의한 페이로드를 줄일 수 있고 링크구동장치를 단순화 경량화할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 액추에이터 200 : 베이스부
300 : 힌지핀 400a,400b,400c : 연결링크
500 : 캡스탄 600 : 솔레노이드
700 : 클러치 800 : 베어링
900 : 와이어

Claims (11)

  1. 액추에이터가 설치된 베이스부;
    베이스부에 힌지핀으로 연결되고, 각각의 단부가 상호 힌지핀으로 연결되어 일련의 구동라인을 형성하는 복수의 연결링크;
    상기 복수의 힌지핀마다 마련된 복수의 캡스탄;
    상기 액추에이터와 각각의 캡스탄을 순차적으로 연결하여 액추에이터의 구동시 각각의 캡스탄이 모두 회전되도록 하는 와이어; 및
    상기 복수의 힌지핀마다 마련되어 연결링크의 단부와 캡스탄을 연결하거나 연결을 해제함으로써, 연결링크와 캡스탄이 함께 회전되거나 또는 캡스탄만이 회전 되도록 하는 복수의 클러치;를 포함하는 링크구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    액추에이터의 구동축에는 구동풀리가 마련되고, 와이어는 구동풀리를 통해 구동력을 전달받아 각각의 캡스탄을 회전시키는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    복수의 연결링크에는 베이스부에 연결되는 최초링크 및 가장 마지막에 위치되는 최후링크가 포함되고, 최후링크의 끝단에는 종동풀리가 마련되어 와이어가 최종적으로 종동풀리에 걸리는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    복수의 연결링크의 단부마다 마련되어 클러치를 제어하는 솔레노이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크구동장치
  5. 청구항 1에 있어서,
    복수의 연결링크 중 어느 하나의 특정링크를 구동할 경우 해당 특정링크 단부의 클러치를 제어하여 해당 위치의 캡스탄과 특정링크가 함께 회전하도록 하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제어부는 구동의 대상이 되는 연결링크의 구동 방향에 따라 액추에이터의 구동 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 와이어는 폐곡선을 이루는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상호연결되는 일측 연결링크와 타측 연결링크는 일정거리에 이격되어 배치되고 힌지핀으로 연결되며, 이격된 공간에 캡스탄과 클러치가 설치되고, 클러치는 상하로 슬라이딩 되어 캡스탄과 일측 연결링크를 연결 또는 해제하는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 일측 연결링크와 클러치 상단부에는 상호 치합되는 제1기어부가 각각 형성되고, 캡스탄과 클러치 하단부에는 상호 치합되는 제2기어부가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    힌지핀의 단부는 타측 연결링크와 고정되고, 힌지핀 및 클러치의 중앙부에는 상호 치합되는 제3기어부가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    클러치 상단부와 일측 연결링크의 제1기어부는 클러치의 슬라이딩시 항상 치합된 상태를 유지하며, 클러치가 중앙에 위치된 경우 클러치와 힌지핀의 제3기어부가 치합 되고, 클러치가 타측 연결링크 측으로 슬라이딩 된 경우 클러치와 캡스탄의 제2기어부가 치합 되는 것을 특징으로 하는 링크구동장치.
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