KR20210113340A

KR20210113340A - 풀리 및 케이블 장치

Info

Publication number: KR20210113340A
Application number: KR1020217025436A
Authority: KR
Inventors: 제임스 비. 클라센; 나탄 암스트롱
Original assignee: 제네시스 로보틱스 앤드 모션 테크놀로지즈, 엘피; 제네시스 어드밴스드 테크놀러지 인크.
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-09-15
Also published as: WO2020148705A1; GB201915014D0; US20220107009A1; JP2022517766A; CA3122454A1; CN113286958A; EP3911875A1

Abstract

풀리 시스템은: 제1 풀리 축 둘레로 회전 가능한 제1 풀리, 상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전할 때 상기 제1 풀리로부터 풀리도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제1 케이블 부분, 및 상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전할 때 상기 제1 풀리 상에 더 감기도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제2 케이블 부분을 포함하며, 상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는 연속된 케이블을 형성한다.

Description

풀리 및 케이블 장치

본 개시는 풀리 시스템과, 이러한 풀리 시스템을 포함하는 로봇식 아암에 관한 것이다.

상이한 위치들 사이에서 토크 또는 회전 모션을 전달하기 위해 풀리들 둘레에 밴드들과 케이블들을 감는 것은 알려져 있으며, 풀리의 상이한 크기들을 사용함으로써 토크가 증가되거나 또는 감소될 수 있고 회전 속도도 증가되거나 또는 감소될 수 있다. 그러나, 케이블들과 밴드들은 풀리들에 대해 미끄러질 수 있으며, 이는 시스템의 효율을 감소시킬 수 있다.

케이블들을 풀리들에 부착시키기 위한 시도들이 있어 왔으며, 여기서는 밴드들과는 대조적으로 케이블들이 사용된다. 그러나, 구멍들에 접하는 매듭이 있는 케이블들을 포함하는 알려진 연결 방법들은 케이블들을 작은 반경들로 굽히는 것을 수반하며 이에 의해 케이블 내에 바람직하지 않게 높은 응력들을 부과한다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 청구항 제1항에 따른 풀리 시스템이 제공된다.

이러한 풀리 시스템에 의해, 요구되는 케이블들의 수는 감소될 수 있으며, 이는 제조의 용이성을 향상시킬 수 있다. 이 방법은 또한 케이블 내에 형성될 임의의 매듭들의 필요성을 피할 수 있으며, 이는 케이블 내의 최대 응력을 감소시킬 수 있고, 이에 의해 케이블의 수명을 향상시킨다. 두 개의 케이블 부분들 내의 인장력이 일정 범위로 균형이 유지될 수 있기 때문에, 케이블과 풀리 사이의 연결 강도 또한 감소될 수 있다.

제1 풀리는 나선형 홈을 가질 수 있으며, 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 홈 내에 놓일 수 있다. 이는 케이블이 그 자신과 중첩될 가능성과 이에 의한 풀리와의 마찰의 증가, 또는 (인접한 풀리들에 대한 기계적 이점을 변경함으로써) 풀리로 또는 풀리로부터 전달되는 토크의 변화를 감소시킬 수 있다. 나선형 홈은 제1 풀리 둘레의 단일의 연속된 나선일 수 있으며, 그 내부에 케이블 부분들 둘 다 놓인다.

상기 제1 풀리는 실질적으로 실린더형일 수 있고, 상기 풀리를 축방향으로 관통하도록 연장된 통로를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 케이블 부분들은 연속된 케이블을 형성하기 위해 상기 통로 내부에서 만날 수 있다. 제1 및 제2 케이블 부분들을 연결하기 위한 축방향 통로를 제공함으로써, 제2 풀리 둘레에 감길 수 있는, 상기 통로 반대쪽의 케이블 부분들 각각의 단부들은 서로 인접한 위치들에서 제1 풀리로부터 벗어날 수 있으며 이에 의해 제1 풀리 내의 내부 응력들이 감소될 수 있고 보다 콤팩트한 장치가 제공될 수 있다.

상기 풀리 시스템은 제2 풀리를 더 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 케이블 부분들은 제1 풀리의 회전이 제2 풀리의 회전을 초래하도록 제2 풀리 둘레에 감길 수 있고, 제1 풀리가 제1 방향으로 회전될 때, 제1 케이블 부분은 제2 풀리 상에 더 감길 수 있고, 제2 케이블 부분은 제2 풀리로부터 풀릴 수 있다. 상기 제2 풀리를 제공함으로써, 상기 풀리 시스템은 두 개의 풀리들 사이에서 토크를 전달할 수 있다. 제2 풀리 둘레에 감긴 케이블 부분들을 포함하며 제1 풀리를 관통하는 연속된 케이블을 가지는 것은 조립의 용이성과 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 청구항 제5항에 따른 풀리 시스템이 제공된다. 이러한 풀리 시스템에 의해, 두 개의 평행한 케이블들이 풀리들 사이에서 토크를 전달할 수 있으며, 이에 의해 더 얇은 케이블들이 사용되도록 허용하며, 이는 굽힘에 기인한 케이블들 내의 최대 응력들을 감소시킬 수 있다. 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는 단일의 케이블을 사용함으로써, 특히 부품들의 수가 더 적어지기 때문에, 향상된 제조 가능성을 가진 구조가 제공될 수 있다. 또한, 케이블들의 강도가 향상될 수 있으며, 매듭진 케이블들과 연관된 응력 집중과 케이블들의 단부들에 접착제의 도포를 피할 수 있다.

제1 풀리는 제1 나선형 홈 및 상기 제1 나선형 홈과 인터리빙된(interleaved) 제2 나선형 홈을 가질 수 있으며, 제1 및 제2 케이블 부분들은 각개의 제1 및 제2 나선형 홈들 내에 놓일 수 있다. 나선형 홈들을 사용함으로써, 케이블이 그 자신과 중첩될 가능성이 감소되고, 이에 의해 더욱 일관성 있는 토크 응답을 가지는 시스템을 제공하며, 나선형 홈들을 인터리빙함으로써, 더욱 콤팩트한 장치가 제공된다.

상기 제1 풀리는 실질적으로 실린더형일 수 있으며, 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하도록 연장된 통로를 포함할 수 있다. 이러한 반경 방향 통로는 제1 및 제2 케이블 부분들의 단부들이 풀리 내부에서 만나도록 허용하면서 제1 및 제2 케이블 부분들의 반대쪽 단부들을 함께 유지하며, 이에 의해 더욱 콤팩트한 장치를 제공한다.

상기 통로는 상기 풀리의 축방향 단부 표면 내에 형성된 채널일 수 있다. 이는 케이블들이 통로 내에 보다 용이하게 배치되도록 허용할 수 있으며 보다 용이하게 제조 가능한 풀리를 제공할 수 있다.

상기 풀리 시스템은 제2 풀리를 더 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 케이블 부분들은 제1 풀리의 회전이 제2 풀리의 회전을 초래하도록 제2 풀리 둘레에 감기고, 제1 풀리가 제1 방향으로 회전될 때, 제1 케이블 부분은 제2 풀리 상에 더 감길 수 있고, 제2 케이블 부분은 제2 풀리 상에 더 감길 수 있다. 이는 두 개의 인접한 풀리들 사이에서 토크를 전달하기 위한 콤팩트한 장치를 제공할 수 있다.

상기 풀리 시스템은, 제1 풀리가 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 제1 풀리 상에 더 감기도록, 제1 풀리 둘레에 감긴 제3 케이블 부분, 및 제1 풀리가 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 제1 풀리 상에 더 감기도록, 제1 풀리 둘레에 감긴 제4 케이블 부분을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 및 제4 케이블 부분들은 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는 추가적인 연속된 케이블을 형성할 수 있다. 이는 제1 풀리로부터 토크를 전달하기 위한 더 강한 장치를 제공할 수 있다.

상기 제3 및 제4 케이블 부분들은 제1 및 제2 케이블 부분들 각각과 실질적으로 유사할 수 있으며, 상기 추가적인 연속된 케이블은 연속된 케이블과 실질적으로 유사할 수 있다. 상기 제1 풀리는 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하도록 연장된 제2 통로를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 통로를 추가적인 연속된 케이블이 통과할 수 있으며, 상기 제2 통로는 먼저-언급된 통로가 형성된 축방향 단부 반대쪽의 제1 풀리의 축방향 단부 표면 내에 형성된 채널일 수 있다.

상기 연속된 케이블과 추가적인 연속된 케이블은 제1 풀리의 축방향 양단부들에서 제1 풀리를 반경 방향으로 관통할 수 있다.

상기 풀리 시스템은 제2 풀리를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 부분들은 제1 풀리의 회전이 제2 풀리의 회전을 초래하도록 제2 풀리 둘레에 감길 수 있고, 제1 풀리가 제1 방향으로 회전될 때, 제1 및 제2 케이블 부분들은 제2 풀리 상에 더 감길 수 있으며, 제3 및 제4 케이블 부분들은 제2 풀리로부터 풀릴 수 있다.

상기 제1 및 제2 케이블 부분들 중 하나는 제2 풀리를 반경 방향으로 관통할 수 있고, 상기 제3 및 제4 케이블 부분들 중 하나는 제2 풀리를 반경 방향으로 관통할 수 있으며, 제2 풀리를 반경 방향으로 관통하는 케이블 부분들은 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 부분들이 단일의 연속된 케이블을 형성하도록 제2 풀리 내부에서 연결될 수 있다. 이는 풀리 시스템의 제조 가능성을 더 향상시킬 수 있으며, 제1 측면과 관련하여 위에서 서술된 임의의 이점들을 제공할 수 있다.

상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 제2 풀리에 고정될 수 있다. 선택적으로, 제1 및 제2 케이블 부분들은 이들의 단부들에서 고정될 수 있다. 이는 제2 풀리에 대한 케이블 부분들의 미끄러짐을 감소시킬 수 있으며 이에 따라 풀리들 사이의 토크 전달의 효율성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 실질적으로 평행한 나선형들로 제1 풀리 상에 감길 수 있다. 이는 심지어 나선형 홈들이 존재하지 않을 때에도 그럴 수 있다.

상기 제1 케이블 부분은 제1 풀리의 외측 표면 내의 제1 보이드를 통과할 수 있으며, 제2 케이블 부분은 제1 풀리의 외측 표면 내의 제2 보이드를 통과할 수 있다. 상기 보이드는 중심 공동 또는 통로로 이어지는 만곡된 표면 내의 구멍이거나, 또는 채널로의 입구를 제공하는 오목부일 수 있으며, 상기 오목부는 만곡된 표면의 축방향 단부에 형성된다.

상기 연속된 케이블은 적어도 하나의 지점에서 상기 제1 풀리에 고정될 수 있다. 이는 제1 풀리에 대한 케이블 부분들의 미끄러짐을 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 연속된 케이블은 제1 풀리 내부의 지점에서 제1 풀리에 고정될 수 있다. 이는 외측 표면이 매끄럽게 유지되도록 허용할 수 있으며 연속된 케이블을 둘러쌀 수 있는 접착제가 사용되도록 허용할 수 있다.

상기 연속된 케이블은 제1 풀리에 고정되지 않을 수 있다. 상기 연속된 케이블은 제1 풀리 둘레에 자유롭게 감길 수 있으며 제1 풀리를 자유롭게 관통할 수 있다. 이는 연속된 케이블 내에 응력 집중을 감소시킬 수 있어서 케이블 전체에 걸쳐 균일한 양의 인장력을 제공할 수 있으며, 이에 의해 케이블의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 이는 두 개의 풀리들을 연결하는 케이블 부분들 사이에 균일한 인장력을 허용할 수 있다.

제1 및/또는 제2 측면에 따른 풀리 시스템은 로봇식 시스템을 위한 액추에이터에 통합될 수 있다. 상기 액추에이터는, 하우징과 구동 샤프트를 가지며 하우징에 대해 구동 샤프트를 회전시키도록 구성된 모터와, 구동 샤프트에 결합된 제1 풀리를 가진, 제1 측면에 따른 제1 풀리 시스템을 포함할 수 있다.

상기 제1 풀리 시스템은, 제1 풀리의 회전에 기인하여 회전되도록 구성된 제2 풀리를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 풀리는 제2 샤프트에 고정될 수 있고, 상기 액추에이터는 제2 측면에 따른 제2 풀리 시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 풀리 시스템의 제1 풀리는 제2 샤프트에 고정된다.

상기 제2 풀리 시스템은 제2 풀리를 더 포함할 수 있으며, 제2 풀리 시스템의 제2 풀리는 모터 둘레에 배치될 수 있고 모터 하우징의 외측에 고정될 수 있다.

이제, 첨부된 도면들을 참조하면서, 오직 예로서, 본 발명의 실시예들이 설명될 것이다.
도 1은 풀리 시스템의 전체도를 보여주며;
도 2는 풀리 및 케이블 장치의 절개도를 보여주며;
도 3은 본 개시에 따른 풀리 및 케이블 장치의 절개도를 보여주며;
도 4는 본 개시에 따른 풀리 장치의 전체도를 보여주며;
도 5는 본 개시에 따른 시스템 내에 사용하기 위한 케이블 장치를 보여주며;
도 6은 본 개시에 따른 풀리 및 케이블 장치를 보여주며;
도 7은 하나의 커넥터가 제거된, 본 개시에 따른 풀리 및 케이블 장치를 보여주며;
도 8은 본 개시에 따른 커넥터의 단면도를 보여주며;
도 9는 본 개시에 따른 커넥터의 평면도를 보여주며;
도 10은 본 개시에 따른 풀리 및 케이블 시스템을 포함하는 액추에이터의 예를 보여준다.

도 1은 제1 풀리(100)로부터 제2 풀리(200)로 토크를 전달할 수 있는 풀리 장치(10)를 보여주며, 제1 풀리(100)는 제1 풀리 축(A1) 둘레로 회전 가능하고 제2 풀리(200)는 제2 풀리 축(A2) 둘레로 회전 가능하다. 제1 풀리(100)는 제2 풀리(200)보다 상당히 작은 반경을 가지며, 이에 따라, 만약 토크가 제1 풀리(100)에 가해지면, 제2 풀리(200)에는 제1 풀리(100)보다 더 작은 회전 속도로 더 큰 토크가 가해질 것이다. 그러나, 제1 풀리(100)는 제2 풀리(200)의 반경보다 더 큰 반경을 가질 수 있다. 일반적으로, 제1 및 제2 풀리들(100, 200)은 상이한 반경들을 가질 수 있다.

제1 풀리(100)는 그 둘레에 감긴 두 개의 케이블 부분들: 제1 케이블 부분(102)과 제2 케이블 부분(104)을 가진다. 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)은 실질적으로 나선 형식으로 두 개의 풀리들(100, 200) 둘레에 감긴다.

케이블 부분들(102, 104)이 어떻게 제1 풀리(100) 둘레에 감기는지에 대해 살펴보면, 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)이 제1 풀리(100)로부터 벗어나는 지점으로부터 시작하여, 제1 케이블 부분(102)은 이 지점으로부터 제1 풀리(100)를 따라서 제1 풀리(100)의 제1 축방향 단부(101)를 향해 나선형으로 연장되고, 제2 케이블 부분(104)은 이 지점으로부터 제2 축방향 단부(103)를 향해 나선형으로 연장된다. 따라서, 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)은 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)이 제1 풀리(100)를 떠나는 지점으로부터 서로 반대되는 축방향들로 연장된다. 제1 풀리(100)가 회전하는 동안, 케이블 부분들(102, 104)은 제1 풀리(100)에 감기고 제1 풀리(100)로부터 풀리기 때문에, 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)이 제1 풀리(100)로부터 벗어나는 지점은 제1 풀리(100)를 따라서 축방향으로 이동할 것이라는 점이 이해될 것이다.

제1 및 제2 케이블 부분들(102 및 104)은, 제1 및 제2 풀리들(100, 200)이 회전하는 동안, 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)이 어떻게 제1 풀리(100)로부터 풀리고 제1 풀리(100)에 감기는 지에 대응하여 제2 풀리(200)에 감기고 제2 풀리(200)로부터 풀리도록, 제2 풀리(200) 둘레에 감긴다. 제1 케이블 부분(102)은 제1 장착 지점(202)에서 제2 풀리(200)에 고정되고 제2 케이블 부분(104)은 제2 장착 지점(204)에서 제2 풀리(200)에 고정된다.

이 예에서, 케이블 부분들(102, 104)의 단부들은 둘 다 각개의 장착 지점들(202, 204)에서 이중 포스트 클리트(double post cleat)(즉, 풀리의 표면으로부터 연장된 두 개의 인접하고 실질적으로 평행한 포스트들) 둘레에 8자 모양으로 감긴다. 이 구성에 의해, 조립 중에 케이블에 인장력을 가할 수 있고, 케이블에 인장 상태를 유지하면서 풀리 상의 포스트 클리트들 둘레에 감을 수 있으며, 인장력이 제거되기 전에 케이블에 시아노아크릴레이트와 같은 접착제를 도포할 수 있다. 접착제에 추가하여 케이블을 위한 확실한 기계적 고정을 제공하기 위해 케이블의 자유 단부는 8자 모양의 제1 루프 아래에 밀어 넣어질 수 있다.

제1 및 제2 풀리들(100, 200)은 둘 다, 케이블들의 보다 일관성 있는 감김을 제공하고 케이블들이 그들 자체에 중첩되는 것을 방지하기 위해, 케이블 부분들을 수용하도록 구성된 나선형 홈들을 가질 수 있다. 두 개의 풀리들 중 더 큰 풀리의 나선형 홈들은, 두 개의 풀리들 사이에 연장된 케이블들의 부분들이 상당한 축방향 범위를 가지지 않도록, 두 개의 풀리들 중 더 작은 풀리의 나선형 홈들보다 더 넓게 이격될 수 있다.

나선형 홈들은 케이블들이 홈들 내부에 완전히 놓일 수 있도록 케이블의 직경보다 더 큰 깊이를 가질 수 있다. 홈들의 깊이는 케이블의 직경보다 적어도 50% 더 클 수 있으며, 선택적으로 적어도 80% 더 클 수 있다.

도 2는 제1 및 제2 케이블 부분들(102, 104)을 제1 풀리(100)에 결합하기 위한 장치를 보여준다. 이 장치에서, 각각의 케이블 부분(102, 104)은, 케이블 부분 단부들이 풀리 밖으로 빠져나가는 것을 방지하며 이에 따라 풀리(100)에 대한 케이블 부분들의 미끄러짐을 감소시킬 수 있는 각개의 매듭(102a, 104a)을 가진다.

그러나, 협소한 공간 내에 이러한 매듭을 구성하거나 묶기 위해서는 높은 수준의 숙련도를 요구하기 때문에 이러한 매듭들(102a, 104a)을 구성하는 것은 어려울 수 있으며, 상기 매듭들을 형성하기 위해서는 작은 직경을 통해 케이블들을 돌려야 하고, 이는 케이블들이 상당한 굽힘 응력들을 겪는다는 것을 의미하며, 이는 케이블들을 약화시킬 수 있다.

매듭들(102a, 104a)은 각개의 보이드들(voids)(107, 109)에 접할 수 있으며, 매듭들이 보이드들(107, 109)을 통과하게 당겨질 수 없도록 보이드들(107, 109)의 직경들보다 더 큰 직경들을 가질 수 있다.

보이드들(107, 109)은 그들의 반경 방향 외측 개구들이 제1 풀리(100)의 외측 표면상에서 나선형 홈(105) 내부에 있도록 형성될 수 있다. 이는 케이블 부분들(102, 104)이 제1 풀리(100)의 둘레에 원주 방향으로 감긴 상태로부터 보이드들(107, 109)을 통해 제1 풀리(100)를 반경 방향으로 통과하는 상태로 부드럽게 전이되도록 허용한다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 풀리(100)의 절개도를 보여준다. 이 장치에서, 제1 케이블 부분(102)과 제2 케이블 부분(104)은 연속적인 케이블을 형성하며, 이는 제1 풀리(100) 내부의 축방향 통로(110)를 통과한다. 이는 통로(110) 내부에 놓이며 제1 및 제2 부분들(102, 104) 둘 다와 일체인 케이블의 추가 부분(106)의 추가를 포함한다. 또한, 통로(110) 내부의 케이블 부분(106)을 고정시키도록 배치된 접착제(108)가 제공된다. 접착제(108)는 에폭시 수지일 수 있으며 풀리(100)에 대한 케이블 부분들(102, 104, 106)의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 대안으로서, 케이블을 따라서 균일한 인장력을 보장하기 위해, 접착제는 생략될 수 있다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 장치에서 매듭들은 필요하지 않으며 그래서 매듭들이 사용되지 않을 수 있고, 케이블의 두 개의 분리된 부분들과는 대조적으로, 오직 단일의 연속된 케이블 부분이 필요하다. 따라서, 더 높은 수준의 제조가능성이 성취될 수 있다.

접착제(108)는 통로(110)의 길이의 적어도 부분을 채울 수 있으며 통로 내의 케이블의 적어도 부분(106)을 방사상으로 둘러쌀 수 있다.

도 3의 장치의 보이드들(107, 109)은 도 2에 관하여 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있다.

도 4는 제1 풀리 축(A3) 둘레로 회전 가능한 제1 풀리(300)와 제2 풀리 축(A4) 둘레로 회전 가능한 제2 풀리(400)를 포함하는 제2 풀리 장치(20)를 보여준다. 제1 풀리(300)와 제2 풀리(400)는 제1 케이블 부분(302), 제2 케이블 부분(304), 제3 케이블 부분(312) 및 제4 케이블 부분(314)을 통해 결합된다. 그러나, 더 적은 케이블들이 존재할 수 있으며, 몇몇 실시예들에서는 오직 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)만 존재할 수 있다.

제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)을 살펴보면, 이 케이블 부분들은 평행하게 진행되고 동일한 인장력을 가지며, 둘 다 함께 제1 및 제2 풀리들(300, 400)에 감기고 이들로부터 풀린다. 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)은 교번하는 형식으로 제1 풀리(300) 둘레에 감기도록 상이하고, 평행하며, 인터리빙된(interleaved) 나선형 홈들(322, 324) 내에 놓일 수 있다. 나선형 홈들은, 상술한 바와 같이, 케이블의 직경보다 더 큰 깊이를 가질 수 있다.

제1 풀리(300)의 제1 축방향 단부(305)에서, 추가 케이블 부분(306)은 풀리(300)의 축방향 단부 면 내에 채널 또는 트렌치로서 형성된 통로(310)를 통과할 수 있으며, 이는 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)을 연결할 수 있다. 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304) 내의 인장력은 이론적으로 균일해야 하기 때문에, 추가 케이블 부분(306)을 통로(310)에 고정시킬 필요가 없을 수 있으며, 이는 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304) 사이에 동일한 인장력을 보장할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 제1 풀리(300)는 통로(310)와 케이블 부분(306)을 에워싸기 위해 제1 단부 면(305)을 덮는 덮개(미도시)를 더 포함할 수 있다. 대안으로서, 통로(310) 내의 케이블 부분(306)이 외부에서 보일 수 있도록 통로(310)는 개방될 수 있다.

제3 및 제4 케이블 부분들(312, 314)은 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 제1 풀리(300) 둘레에 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)이 감기는 나선형 홈들(322, 324)과 같을 수 있는 인터리빙된 나선형 홈들 내에 나선형으로 감길 수 있고, 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)이 연결되는 방법과 실질적으로 유사한 방식으로 제1 단부 면(305) 반대쪽의 제2 단부 면(303)에서 연결될 수 있다. 제3 및 제4 케이블 부분들(312, 314)은 이들이 제1 풀리(300)로부터 벗어나는 지점으로부터 제2 축방향 면(303)을 향해 연장되도록 제1 풀리(300) 둘레에 감길 수 있으며, 반면에 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)은 제1 축방향 면(305)을 향해 반대 방향으로 연장된다는 것이 이해될 것이다. 이는 도 1에 관하여 설명된 제1 및 제2 케이블 부분들이 어떻게 감기는 지와 유사할 수 있는 바, 도 4에 도시된 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)은 도 1에 도시된 제1 케이블 부분(102)과 상응하고, 도 4에 도시된 제3 및 제4 케이블 부분들(312, 314)은 도 1에 도시된 제2 케이블 부분(104)과 상응하다.

제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 부분들(302, 304, 312, 314)은 실질적으로 나선형 방식으로 제2 풀리(400) 둘레에 감길 수 있으며 제2 풀리(400)에 고정될 수 있다. 대안으로서, 모든 네 개의 케이블 부분들(302, 304, 312, 314)이 단일의 연속된 케이블로서 연결되도록, 케이블 부분들 중 적어도 하나는 제2 풀리를 반경 방향으로 관통하여 다른 케이블 부분들 중 하나에 접할 수 있다.

도 5는 두 개의 분리된 케이블들이 사용되는 실시예의 케이블 장치를 보여주며, 하나의 케이블은 제1 및 제2 케이블 부분들(302, 304)을 형성하고, 하나의 케이블은 제3 케이블 부분들(312, 314)을 형성한다. 도 5는 케이블들이 어떻게 감길 수 있는지를 도시하기 위해 오직 케이블들만 보여주며 풀리들은 보여주지 않는다.

도 6은 제2 풀리(400)의 반전된 도면을 보여주며, 케이블 부분들이 어떻게 커넥터들(500)을 통해 제2 풀리(400)에 연결될 수 있는지를 보여준다.

도 6으로부터, 커넥터들(500)은 제2 풀리(400)의 외측 표면의 곡률과 유사한 곡률을 갖고 실질적으로 만곡되며, 커넥터들로부터 멀어지게 연장되는 케이블 부분들(512, 514)을 가지고, 케이블 부분들(512, 514)은 커넥터(500)의 본체와 제2 풀리(400) 사이에 있으며, 케이블 부분들(512, 514)은 고정 지점들(502, 506)에서 커넥터들(500)에 연결되며, 커넥터들(500)에서 이 고정 지점들은 케이블 부분들(512, 514)이 커넥터들(500)로부터 멀어지게 연장되는 단부의 반대쪽 단부에 위치한다.

케이블 부분들(512, 514)은 도 4와 5에 도시된 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 부분들(302, 304, 312, 314)과 동일한 케이블 부분들일 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 7은 커넥터들(500) 중 하나가 제거되어 커넥터(500)를 수용하기 위한 수용부(600)를 노출시킨 풀리(400)를 보여준다. 수용부(600)는 제1 및 제2 케이블 부분들(512, 514)을 수용하기 위한 두 개의 나선형 홈들(604, 606)과, 커넥터(500)의 각개의 톱니들과 맞물리기 위한 수용 톱니들(602)을 가진다.

도 8은 일부가 제거된 커넥터(500)의 단면도를 보여준다. 따라서, 케이블 부분(512)이 제1 고정 지점(502)으로부터 커넥터의 길이를 따라서 연장된 것을 볼 수 있다. 커넥터(500)는 또한 케이블 부분(512)의 반경방향 외측에 실질적으로 평평하고 만곡된 부분인 본체(520)를 포함하며, 본체는 케이블 부분들(512)에 인접한 반경방향 내측에 톱니형 부분(toothed portion)(522)을 가진다.

톱니형 부분(522)은 톱니들(524)을 포함하고, 각각의 톱니는 맞물림 표면(526)을 가지며, 맞물림 표면(526)은 제1 고정 지점(502)으로부터 멀어지는 제1 방향으로 향하고, 본체 부분(520)에 대해 실질적으로 직각이며, 제2 고정 지점(504) 쪽으로 향한다. 각각의 톱니는 또한, 그 구조가 맞물림 표면(526)을 지지하며 본체 부분(520)과 20 내지 60도 사이의 각도로 대향하는 경사진 표면(528)과, 맞물림 표면(526)과 경사진 표면(528)을 연결하는 만곡된 표면(530)을 가진다. 각각의 톱니(524)는 중실형(solid)일 수 있으며, 맞물림 표면(526), 경사진 표면(528) 및 만곡된 표면(530)에 의해 정의되고, 본체 부분(520)으로부터 멀어지게 연장될 수 있다.

도 9는 두 개의 평행한 케이블 부분들(512, 514)과 케이블들 사이에 놓여 있는 톱니형 부분(522)을 보여주는 커넥터(500)의 평면도를 보여준다. 제2 케이블 부분(514)도 두 개의 고정 지점들(506, 508)에서 커넥터(500)에 고정되며, 톱니형 부분(522)은 고정 지점들(502, 504, 506, 508) 사이에 놓인다. 이러한 대칭적인 배치를 제공함으로써, 커넥터 상의 응력들은 더욱 동등하게 균형이 유지될 수 있으며, 톱니들 상의 굽힘력은 감소될 수 있다.

커넥터(500)는 성형 공정, 선택적으로 사출 성형 공정에 의해 형성될 수 있으며, 케이블 부분들(512, 514) 둘레에 성형될 수 있다. 케이블 부분들(512, 514)은 금형 내에 배치될 수 있고 플라스틱이 금형 내부로 도입되는 동안 인장 상태로 유지될 수 있으며, 플라스틱은 케이블들의 섬유들을 통해 확산될 수 있다. 이 방식으로 커넥터들을 성형함으로써, 보다 일관성 있는 인장력이 케이블들을 따라서 형성될 수 있다. 이에 의해, 커넥터들(500)은 일정 수준의 잔류 응력을 가지도록 형성될 수 있으며, 이는 각각의 케이블 부분들(512, 514) 내의 인장 응력과 본체 부분(520) 내의 압축 응력을 나타낸다.

과잉의 케이블 부분들은 금형 외부로 두 방향으로(즉, 고정 지점(502, 506)으로부터 두 방향으로) 연장될 수 있으며, 이 케이블 부분들은 커넥터(500)를 제2 풀리(400)에 고정시키기 위해 사용될 수 있으며 그 후에 제거될 수 있다. 과잉의 케이블 부분들(미도시)은 고정 지점들(502, 506)로부터 멀어지게 연장될 수 있으며, 커넥터(500)를 풀리(400)에 탄성 있게 결합하기 위해 인장 상태로 홀딩될 수 있다.

도 10은 모터(702)를 포함하는 액추에이터(700)를 보여주며, 모터(702)는 구동 샤프트(704)를 회전시키기 위해 토크를 발생시키도록 구성된다. 구동 샤프트(702)는 제1 풀리(706)를 회전시키도록 구성되며, 제1 풀리(706)는 제1 케이블(708)에 결합되고, 제1 케이블(708)은 제1 풀리(706)를 반경 방향으로 관통한다. 제1 케이블(708)은 제2 풀리(710) 둘레에 감겨 제2 풀리(710)를 회전시키도록 배치된다.

제2 풀리(710)는 제2 샤프트(712) 상에 고정되며, 제2 샤프트(712)는 제2 샤프트 장착부(718)에 의해 지지되고, 제2 샤프트 장착부(718)는 모터(702)에 대해 회전하도록, 그리고 특히 모터(702)의 하우징에 대해 회전하도록 구성된다. 제2 샤프트(712)는 이에 의해 모터(702) 둘레로 공전하거나, 또는 제2 샤프트 장착부(718)가 제 위치에 고정된 경우에, 모터(702)의 하우징이 회전할 수 있다.

액추에이터(700)는 또한 제2 샤프트(712)에 고정된 제3 풀리(714)를 포함할 수 있으며, 제3 풀리(714)는 제2, 및 선택적으로 제3, 케이블(미도시)에 의해 제4 풀리(716)에 결합될 수 있다.

액추에이터는 또한 하우징(720)을 포함할 수 있으며, 하우징(720)은 풀리들(706, 710, 714, 716)과 모터(702)뿐만 아니라 구동 샤프트(704), 제2 샤프트(712) 및 제2 샤프트 장착부(718)를 에워싸도록 구성될 수 있다.

추가적인 개시는 다음의 조항들을 제시한다:

A. 케이블을 풀리에 결합시키기 위한 커넥터로서, 커넥터는:

본체와 본체로부터 멀어지게 연장된 다수의 톱니들을 가진 톱니형 부분, 및

톱니형 부분을 따라서 연장되며 제1 고정 지점에서 톱니형 부분에 고정되는 케이블 부분을 포함하며,

톱니들은 각각 제1 방향으로 향하는 맞물림 표면을 가지고, 케이블 부분은 제1 고정 지점으로부터 멀어지게 연장되고 제1 방향으로 톱니형 부분을 따라서 연장된다.

B. 조항 A의 커넥터로서, 케이블 부분은 제2 고정 지점에서 톱니형 부분에 고정되며, 다수의 톱니들은 제1 및 제2 고정 지점들 사이에 위치한다.

C. 조항 A 또는 B의 커넥터로서, 케이블 부분은 제1 케이블 부분이며,

커넥터는 제3 고정 지점에서 톱니형 부분에 고정된 제2 케이블 부분을 더 포함하고, 케이블 부분은 제3 고정 지점으로부터 멀어지게 연장되며 제1 방향으로 제1 케이블 부분과 실질적으로 평행하게 톱니형 부분을 따라서 연장된다.

D. 조항 C의 커넥터로서, 제2 케이블 부분은 제4 고정 지점에서 톱니형 부분에 고정되며, 다수의 톱니들은 제3 및 제4 고정 지점들 사이에 위치한다.

E. 조항 C 또는 D의 커넥터로서, 다수의 톱니들은 제1 및 제2 케이블 부분들 사이에 위치한다.

F. 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터로서, 제1 및/또는 제2 케이블 부분은 제1 및/또는 제3 고정 지점에서 각각 끝난다.

G. 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터로서, 톱니형 부분은 만곡된다.

H. 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터로서, 톱니형 부분은 케이블 부분보다 덜 유연하다.

I. 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터로서, 각각의 맞물림 표면은 본체에 대해 실질적으로 직각이다.

J. 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터로서, 톱니들의 맞물림 표면들은 각각 원호에 대해 수직이고 원호를 따라서 놓인다.

K. 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터로서, 톱니들은 실질적으로 삼각형이며, 각각의 톱니는 맞물림 표면과 본체 사이에 연장된 경사진 표면을 가진다.

L. 조항 K의 커넥터로서, 경사진 표면들은 10° 내지 60° 사이의 각도로 본체와 만난다.

M. 조항 K 또는 L의 커넥터로서, 톱니들 각각은 경사진 표면이 맞물림 표면과 만나는 곳에 만곡된 표면을 가진다.

N. 풀리로서, 실린더형 표면을 가지며, 실린더형 표면은 수용부를 가지고, 수용부는 전기한 조항들 중 어느 하나의 커넥터를 수용하도록 구성된 톱니형 오목부를 가진다.

O. 조항 N의 풀리로서, 케이블 부분을 수용하도록 구성된 나선형 홈을 더 포함한다.

P. 풀리 및 케이블 시스템으로서, 조항 N 또는 O의 풀리와 조항 A 내지 M 중 어느 하나의 커넥터를 포함한다.

Q. 커넥터를 제조하는 방법으로서, 방법은:

커넥터 부분을 형성하기 위한 금형을 제공하는 단계;

금형의 적어도 하나의 벽을 통해 케이블 부분을 삽입하는 단계; 및

케이블 내에 인장 잔류 응력을 가진 케이블 둘레에 커넥터 부분이 형성되도록, 케이블 부분이 금형 내에 인장 상태로 홀딩되는 동안 케이블 부분 둘레에 커넥터 부분을 성형하는 단계;를 포함한다.

R. 조항 Q의 방법으로서, 케이블 부분이 커넥터 부분으로부터 두 방향으로 멀어지게 연장되도록, 케이블 부분은 커넥터 부분을 관통하여 연장된다.

S. 조항 Q 또는 R의 방법으로서, 커넥터 부분을 형성하기 위해 사용되는 재료는 케이블 부분의 섬유들을 통해 확산된다.

T. 조항 Q, R 또는 S의 방법으로서, 방법은 조항 A 내지 M 중 어느 하나에 따른 커넥터를 형성한다.

U. 조항 P의 풀리 및 케이블 시스템을 구성하는 방법으로서, 방법은:

커넥터 부분으로부터 멀어지도록 제1 또는 제3 고정 지점으로부터 연장된 과잉의 케이블 부분을 홀딩하는 단계;

과잉의 케이블 부분에 인장력을 가하면서 커넥터를 수용부와 맞물리도록 이동시키는 단계; 및

커넥터가 수용부와 맞물린 후에 과잉의 케이블 부분을 제거하는 단계;를 포함한다.

비록 본 발명이 위에서 하나 이상의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었다 할지라도, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경들 또는 수정들이 만들어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims

풀리 시스템으로서:
제1 풀리 축 둘레로 회전 가능한 제1 풀리,
상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 상기 제1 풀리로부터 풀리도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제1 케이블 부분, 및
상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 상기 제1 풀리 상에 더 감기도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제2 케이블 부분을 포함하며,
상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는 연속된 케이블을 형성하는, 풀리 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 풀리는 나선형 홈을 가지며, 상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 홈 내에 놓이는, 풀리 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 풀리는 실질적으로 실린더형이고, 상기 풀리를 축방향으로 관통하도록 연장된 통로를 포함하며,
상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 연속된 케이블을 형성하기 위해 상기 통로 내부에서 만나는, 풀리 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 제2 풀리를 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제1 풀리의 회전이 상기 제2 풀리의 회전을 초래하도록 상기 제2 풀리 둘레에 감기고,
상기 제1 풀리가 제1 방향으로 회전될 때, 상기 제1 케이블 부분은 상기 제2 풀리 상에 더 감기며, 상기 제2 케이블 부분은 상기 제2 풀리로부터 풀리는, 풀리 시스템.
풀리 시스템으로서:
제1 풀리 축 둘레로 회전 가능한 제1 풀리,
상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 상기 제1 풀리로부터 풀리도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제1 케이블 부분, 및
상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 상기 제1 풀리로부터 풀리도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제2 케이블 부분을 포함하며,
상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는 연속된 케이블을 형성하는, 풀리 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제1 풀리는 제1 나선형 홈 및 상기 제1 나선형 홈과 인터리빙된(interleaved) 제2 나선형 홈을 가지며,
상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 각개의 제1 및 제2 나선형 홈들 내에 놓이는, 풀리 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 풀리는 실질적으로 실린더형이며 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하도록 연장된 통로를 포함하는, 풀리 시스템.
제7항에 있어서, 상기 통로는 상기 풀리의 축방향 단부 표면 내에 형성된 채널인, 풀리 시스템.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 풀리를 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제1 풀리의 회전이 상기 제2 풀리의 회전을 초래하도록 상기 제2 풀리 둘레에 감기고,
상기 제1 풀리가 제1 방향으로 회전될 때, 상기 제1 케이블 부분은 상기 제2 풀리 상에 더 감기며, 상기 제2 케이블 부분은 상기 제2 풀리 상에 더 감기는, 풀리 시스템.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 상기 제1 풀리 상에 더 감기도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제3 케이블 부분, 및
상기 제1 풀리가 상기 제1 풀리 축 둘레로 제1 방향으로 회전될 때 상기 제1 풀리 상에 더 감기도록, 상기 제1 풀리 둘레에 감긴 제4 케이블 부분을 더 포함하며,
상기 제3 및 제4 케이블 부분들은 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는 추가적인 연속된 케이블을 형성하는, 풀리 시스템.
제10항에 있어서, 상기 연속된 케이블과 상기 추가적인 연속된 케이블은 상기 제1 풀리의 축방향 양단부들에서 상기 제1 풀리를 반경 방향으로 관통하는, 풀리 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서, 제2 풀리를 더 포함하며,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 부분들은 상기 제1 풀리의 회전이 상기 제2 풀리의 회전을 초래하도록 상기 제2 풀리 둘레에 감기고,
상기 제1 풀리가 제1 방향으로 회전될 때, 상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제2 풀리 상에 더 감기며, 상기 제3 및 제4 케이블 부분들은 상기 제2 풀리로부터 풀리는, 풀리 시스템.
제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 케이블 부분들 중 하나는 상기 제2 풀리를 반경 방향으로 관통하고,
상기 제3 및 제4 케이블 부분들 중 하나는 상기 제2 풀리를 반경 방향으로 관통하며,
상기 제2 풀리를 반경 방향으로 관통하는 케이블 부분들은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 부분들이 단일의 연속된 케이블을 형성하도록 상기 제2 풀리 내부에서 연결되는, 풀리 시스템.
제4항, 제9항, 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 상기 제2 풀리에 고정되는, 풀리 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 케이블 부분들은 실질적으로 평행한 나선형들로 상기 제1 풀리 상에 감기는, 풀리 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 케이블 부분은 상기 제1 풀리의 외측 표면 내의 제1 보이드를 통과하고, 상기 제2 케이블 부분은 상기 제1 풀리의 외측 표면 내의 제2 보이드들 통과하는, 풀리 시스템.
전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속된 케이블은 적어도 하나의 지점에서 상기 제1 풀리에 고정되는, 풀리 시스템.
제18항에 있어서, 상기 연속된 케이블은 상기 제1 풀리 내부의 지점에서 상기 제1 풀리에 고정되는, 풀리 시스템.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속된 케이블은 상기 제1 풀리에 고정되지 않는, 풀리 시스템.