KR20220100432A - 로봇용 관절 장치 - Google Patents

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KR20220100432A
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screw thread
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정진수
김진웅
최진호
황적규
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삼성전자주식회사
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Abstract

로봇용 관절 장치가 개시된다. 본 로봇용 관절 장치는 하우징, 외륜이 하우징에 접하는 베어링, 베어링의 내륜과 접하는 회전 부재 및 회전 부재를 회전시키는 구동 장치를 포함하고, 하우징은, 외륜의 전면을 지지하는 제1 지지 영역 및 상기 제1 지지 영역으로부터 후방으로 연장되고 제1 나사산이 형성되는 제1 체결 영역을 포함하는 제1 하우징 및 외륜의 후면을 지지하는 제2 지지 영역 및 제2 지지 영역으로부터 전방으로 연장되고 제1 나사산과 맞물리는 제2 나사산이 형성되는 제2 체결 영역을 포함하는 제2 하우징을 포함한다.

Description

로봇용 관절 장치{JOINT APPARATUS FOR ROBOT}
본 개시는 로봇용 관절 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 베어링의 외륜을 지지하는 2개의 하우징이 나사산을 이용하여 개선된 구조로 체결되는 로봇용 관절 장치에 관한 것이다.
로봇 팔에 사용되는 관절 구조의 경우, 복수의 회전축이 순차적으로 조합되어 제작된다. 이에 따라, 로봇 팔의 끝단에 배치되는 로봇 핸드는 높은 자유도를 가지므로 다양한 형상을 가진 상태로 원하는 위치로 이동할 수 있다.
한편, 베어링은 회전하는 회전축과 정지된 하우징 사이에 배치되어 회전축을 회전 가능하게 지지하며, 축 방향, 반경 방향, 모멘트 방향으로의 하중을 받는다. 이 때, 하우징은 베어링의 외륜을 지지하여 고정시키므로, 베어링은 상술한 하중들을 받아도 지정된 위치에서 이탈하지 않을 수 있다.
다만, 베어링이 보다 작은 직경을 갖는 하우징 내에 삽입되려면, 베어링을 일 하우징에 지지시킨 상태에서, 타 하우징을 일 하우징에 체결할 필요가 있다. 그러나, 2개의 하우징을 볼트로 체결하는 경우, 체결 과정이 복잡하며, 하우징의 볼트가 삽입될 홀을 형성해야 해서 번거로우며, 볼트가 배치될 공간이 필요함에 따라 하우징의 크기가 커지는 문제점이 있었다.
본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 베어링의 외륜을 지지하는 2개의 하우징이 나사산을 이용하여 개선된 구조로 체결되는 로봇용 관절 장치를 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 장치는 하우징, 외륜이 상기 하우징에 접하는 베어링, 상기 베어링의 내륜과 접하는 회전 부재 및 상기 회전 부재를 회전시키는 구동 장치를 포함하고, 상기 하우징은 상기 외륜의 전면을 지지하는 제1 지지 영역 및 상기 제1 지지 영역으로부터 후방으로 연장되고 제1 나사산이 형성되는 제1 체결 영역을 포함하는 제1 하우징 및 상기 외륜의 후면을 지지하는 제2 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역으로부터 전방으로 연장되고 상기 제1 나사산과 맞물리는 제2 나사산이 형성되는 제2 체결 영역을 포함하는 제2 하우징을 포함할 수 있다.
상기 제1 나사산은 상기 제1 체결 영역의 내주면에 형성되고, 상기 제2 나사산은 상기 제2 체결 영역의 외주면에 형성될 수 있다.
상기 제1 체결 영역은, 상기 외륜의 외측면과 접하는 제1 내주면 및 상기 외륜의 외측면과 이격 배치되고, 상기 제1 나사산이 형성되는 제2 내주면을 포함하고, 상기 제2 체결 영역의 내주면은 상기 외륜의 외측면과 접할 수 있다.
상기 제1 나사산은 상기 제1 체결 영역의 외주면에 형성되고, 상기 제2 나사산은 상기 제2 체결 영역의 내주면에 형성될 수 있다.
상기 제2 체결 영역은, 상기 외륜의 외측면과 접하는 제3 내주면 및 상기 외륜의 외측면과 이격 배치되고, 상기 제2 나사산이 형성되는 제4 내주면을 포함하고, 상기 제1 체결 영역의 내주면은 상기 외륜의 외측면과 접할 수 있다.
상기 제1 및 제2 체결 영역은, 상기 외륜의 외측면과 나란하게 배치될 수 있다.
상기 구동 장치는 모터 및 상기 모터에 의해 회전하는 모터 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 로봇용 관절 장치는 상기 모터 샤프트와 상기 제2 하우징 사이에 배치되는 볼 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 로봇용 관절 장치는 상기 모터 샤프트 및 상기 회전 부재에 연결되는 감속 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 감속 장치는, 상기 모터 샤프트와 연결되는 타원 형상의 웨이브 발생기, 상기 웨이브 발생기의 외주면과 접하고 상기 회전 부재와 연결되며 외주면을 따라 제1 치형이 형성되는 플렉스 스플라인 및 내주면에 상기 제1 치형과 맞물리는 제2 치형이 형성되는 원형 스플라인을 포함할 수 있다.
상기 로봇용 관절 장치는 상기 회전 부재의 회전축을 따라 배치되고, 상기 회전 부재와 일체로 회전하는 중공관 및 상기 중공관 내측에 배치되는 복수의 케이블을 더 포함할 수 있다.
상기 베어링은 상기 외륜 및 상기 내륜 사이에서 중심축이 교대로 직교하도록 배치되는 복수의 롤러를 포함할 수 있다.
도 1은 로봇용 관절 장치를 포함하는 로봇 암 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 로봇용 관절 장치의 단면도이다.
도 4는 도 2의 로봇용 관절 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 제1 및 제2 하우징의 체결 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 A부분을 확대한 도면이다.
도 7은 제2 하우징의 내주면이 외륜의 외측면을 모두 커버하는 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 제2 하우징의 내주면에 나사산이 형성된 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 제1 하우징의 내주면이 외륜의 외측면을 모두 커버하는 구조를 나타내는 도면이다.
이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
그리고, 본 명세서에서는 본 개시의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 로봇용 관절 장치를 포함하는 로봇 암 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇용 암 장치(1000)는 복수의 로봇용 관절 장치(1, 2)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 로봇용 암 장치(1000)는 길이 방향을 따라 다양한 방향의 회전축을 갖는 복수의 로봇용 관절 장치(1, 2)가 직렬로 연결되어 구현될 수 있다.
예를 들어, 제1 로봇용 관절 장치(1)는 롤(roll) 방향의 회전 축을 가질 수 있고, 제2 로봇용 관절 장치(2)는 피치(pitch) 방향의 회전축을 가질 수 있다.
구체적으로, 4개의 제1 로봇용 관절 장치(1)와 3개의 제2 로봇용 관절 장치(2)가 하나씩 교대 배치되어, 로봇용 암 장치(1000)는 7개의 회전 자유도를 가질 수 있다.
한편, 로봇용 관절 장치(1, 2)의 배치 순서 및 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방향의 회전축을 갖는 복수의 로봇용 관절 장치(1, 2)가 조합되어 로봇용 암의 관절 구조를 구현할 수 있다.
또한, 로봇용 암 장치(1000)의 끝 단에는 물체를 파지할 수 있는 로봇 핸드(미도시)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 로봇 핸드는 높은 회전 자유도를 가지므로 다양한 형상을 가진 상태로 원하는 위치로 이동하여, 그립 동작을 수행할 수 있다.
하기에서는, 롤 방향의 회전축을 갖는 제1 로봇용 관절 장치(1)의 구조에 관하여 상세히 설명한다.
로봇용 관절 장치(1)는 하우징(100, 200), 회전 부재(300) 및 프로세서(10)를 포함할 수 있다.
하우징(100, 200)은 로봇용 관절 장치(1)의 외관을 형성하며, 회전하지 않고 정지된 상태로 롤 방향으로 회전하는 회전 부재(300)를 지지할 수 있다.
하우징(100, 200)은 내부가 비어있는 중공의 원통 형상을 가질 수 있다. 하우징(100, 200)은 회전 부재(300), 베어링(400), 구동 장치(도 3, 500) 등 복수의 부품을 내부에 수용할 수 있다.
하우징(100, 200)은 제1 하우징(100) 및 제2 하우징(200)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 하우징(100, 200)은 각각 따로 제조된 이후에 일체로 체결되어, 하나의 내부 공간을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 하우징(100, 200)의 구조 및 체결 방법에 관하여는 상세히 후술하기로 한다.
회전 부재(300)는 적어도 일부가 하우징(100, 200)의 내부에 배치될 수 있다. 회전 부재(300)는 회전축(X1)을 기준으로 롤 방향으로 회전할 수 있다.
회전 부재(300)는 원판의 형상을 가지고, 후면이 제1 하우징(100)의 개구를 통하여 외부로 노출될 수 있다. 회전 부재(300)의 후면에는 다른 로봇용 관절 장치나 로봇 핸드가 연결될 수 있다.
로봇용 관절 장치(1)는 로봇용 관절 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(10)를 포함할 수 있고, 주변 환경을 인식하기 위한 센서 및 다른 전자기기와 통신하기 위한 통신 장치를 포함할 수 있다.
프로세서(10)는 로봇용 관절 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(10)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서는 마이크로컨트롤러(Micro Control Unit, MCU)일 수 있다.
프로세서(10)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(10)에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(10)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
프로세서(10)는 제2 하우징(200)의 전단에 고정 배치될 수 있으나, 그 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(10)는 회전 부재(300)가 특정 각도만큼 회전하도록 구동 장치(500)를 제어할 수 있다. 프로세서(10)는 센서가 감지한 회전 부재(300)의 회전 각도에 관한 신호를 수신하고, 이에 따라 회전 부재(300)의 회전 각도를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
도 3은 도 2의 로봇용 관절 장치의 단면도이다. 도 4는 도 2의 로봇용 관절 장치의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇용 관절 장치(1)는 베어링(400), 구동 장치(500), 감속 장치(600) 및 중공관(700)을 더 포함할 수 있다.
베어링(400)은 외륜(410)이 하우징(100, 200)에 접하고, 내륜(420)이 회전 부재(300)와 접할 수 있다. 즉, 베어링(400)은 정지된 하우징(100, 200)과 회전하는 회전 부재(300) 사이에 배치되어, 회전 부재(300)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
구체적으로, 베어링(400)은 회전 부재(300)로부터 축 방향, 반경 방향, 모멘트 방향으로의 하중을 전달받을 수 있다. 이 때, 하우징(100, 200)은 베어링(400)의 외륜(410)을 지지하여 고정시키므로, 베어링(400)은 상술한 하중들을 받아도 지정된 위치에서 이탈하지 않을 수 있다.
베어링(400)은 외륜(410) 및 내륜(420) 사이에서 중심축이 교대로 직교하도록 배치되는 복수의 롤러(430)를 포함할 수 있다. 즉, 베어링(400)은 크로스 롤러 베어링(Cross Roller Bearing)일 수 있다. 이에 따라, 베어링(400)은 일반적인 앵귤러 볼베어링과 비교하여, 1개의 베어링으로 각 방향의 하중을 용이하게 견딜 수 있고， 향상된 강성을 가질 수 있다.
구동 장치(500)는 하우징(100, 200) 내에 배치되어 회전 부재(300)를 회전시킬 수 있다. 구동 장치(500)는 모터(510) 및 모터(510)에 의해 회전하는 모터 샤프트(520)를 포함할 수 있다.
모터(510)는 회전자와 고정자를 포함하고, 모터 샤프트(520)를 회전시킬 수 있다. 모터 샤프트(520)는 중공의 원통 형상을 가질 수 있고, 회전 부재(300)의 회전축(X1)과 동일한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
로봇용 관절 장치(1)는 모터 샤프트(520)와 제2 하우징(200) 사이에 배치되는 볼 베어링(30)을 더 포함할 수 있다. 볼 베어링(30)는 2개로 구현되는 것으로 도시되어 있으나, 그 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
모터 샤프트(520)는 볼 베어링(30)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 이에 따라, 모터 샤프트(520)는 지정된 위치에서 이탈하지 않고 X1축을 중심으로 안정적으로 회전할 수 있다.
감속 장치(600)는 전단이 모터 샤프트(520)에 연결되고, 후단이 회전 부재(300)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 감속 장치(600)는 높은 각속도로 회전하는 모터 샤프트(520)의 각속도를 낮춰서, 회전 부재(300)가 낮은 각속도 및 높은 토크로 회전하도록 할 수 있다.
구체적으로, 감속 장치(600)는 웨이브 발생기(610), 플렉스 스플라인(620) 및 원형 스플라인(630)을 포함할 수 있다.
웨이브 발생기(610)는 모터 샤프트(520)와 연결되고, 타원 형상을 가질 수 있다. 웨이브 발생기(610)는 모터 샤프트(520)와 일체로 형성되어 고속으로 회전할 수 있다.
플렉스 스플라인(620)은 웨이브 발생기(610)의 외주면과 접하고 회전 부재(300)와 연결되며 외주면을 따라 제1 치형이 형성될 수 있다. 플렉스 스플라인(620)은 플렉서블한 연성의 재질로 형성될 수 있다.
원형 스플라인(630)은 중공의 원통 형상을 가지고, 내주면에 플렉스 스플라인(620)의 제1 치형과 맞물리는 제2 치형이 형성될 수 있다. 원형 스플라인(630)은 강체로써 제2 하우징(200)의 내주면에 고정 배치될 수 있다.
즉, 감속 장치(600)는 하모닉 드라이브(harmonic drive)로써 소형, 경량이면서 큰 감속비를 가질 수 있고, 전달 토크의 용량이 크며, 백래쉬가 작기 때문에 정밀한 감속비를 가질 수 있다.
중공관(700)은 회전 부재(300)의 회전축(X1)을 따라 배치되고, 회전 부재(300)와 일체로 회전할 수 있다. 또한, 로봇용 관절 장치(1)는 중공관(700) 내측에 배치되는 복수의 케이블(미도시)를 더 포함할 수 있다.
복수의 케이블은 로봇 암 장치(1000)의 끝단에 배치된 로봇 핸드와 연결되어, 전원 및 신호를 로봇 핸드로 전달할 수 있다. 또한, 복수의 케이블은 다른 로봇용 관절 장치와 연결되어 전원 및 신호를 전달할 수 있다.
즉, 복수의 케이블은 중공관(700) 내부에 수용되므로, 회전하는 다른 부품과의 간섭이 최소화되어, 각 부품으로 신호를 안정적으로 전달할 수 있다.
로봇용 관절 장치(1)는 제동 장치(20)를 더 포함할 수 있다. 제동 장치(20)는 전방으로 돌출된 돌출 영역(21)을 포함하고, 돌출 영역(21)은 모터 샤프트(520)에 형성된 그루브(미도시)와 선택적으로 맞물리도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 모터(510)의 전원이 꺼지거나 모터 샤프트(520)가 정지해있는 경우, 제동 장치(20)의 돌출 영역(21)은 모터 샤프트(520)에 형성된 그루브와 맞물려서, 모터 샤프트(520)의 중력 방향으로의 처짐을 방지할 수 있다.
도 5는 제1 및 제2 하우징의 체결 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 3의 A부분을 확대한 도면이다. 도 7은 제2 하우징의 내주면이 외륜의 외측면을 모두 커버하는 구조를 나타내는 도면이다.
도 5을 참조하면, 하우징(100, 200)이 베어링(400)의 외륜을 전방, 후방, 측방에서 모두 지지하려면, 하우징(100, 200)의 내경은 베어링(400)의 직경보다 작을 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 하우징(100, 200)이 외륜(410)의 전면(411) 및 후면(412)을 모두 지지하기 위하여, 제1 하우징(100)의 일 내경(D1)과 제2 하우징(200)의 일 내경(D2)은 베어링(400)의 직경(D3)보다 작을 수 있다.
베어링(400)이 보다 작은 직경을 갖는 하우징 내에 삽입되려면, 베어링을 일 하우징에 지지시킨 상태에서, 타 하우징을 일 하우징에 체결할 필요가 있다.
즉, 베어링(400)은 제1 및 제2 하우징(100, 200) 중 일 하우징에 지지된 상태에서, 타 하우징이 일 하우징에 체결됨에 따라, 외륜(410)의 전면(411) 및 후면(412)이 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 의해 각각 지지될 수 있다.
도 5 내지 도 7에서는 제1 나사산(130)이 제1 하우징(100)의 내주면(121)에 형성되고, 제2 나사산(230)이 제2 하우징(200)의 외주면(222)에 형성되므로, 제2 하우징(200)에 외륜(410)의 후면(412)을 지지시킨 상태에서, 제1 및 제2 나사산이 서로 맞물리도록 제1 하우징(100)을 제2 하우징(200)에 체결시킬 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 하우징(100)은 외륜(410)의 전면(411)을 지지하는 제1 지지 영역(110) 및 제1 지지 영역(110)으로부터 후방으로 연장되고 제1 나사산(130)이 형성되는 제1 체결 영역(120)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 하우징(200)은 외륜(410)의 후면(412)을 지지하는 제2 지지 영역(210) 및 제2 지지 영역(210)으로부터 전방으로 연장되고 제1 나사산(130)과 맞물리는 제2 나사산(230)이 형성되는 제2 체결 영역(220)을 포함할 수 있다.
제1 지지 영역(110), 제1 체결 영역(120), 제2 지지 영역(210) 및 제2 체결 영역(220)은 모두 중공의 원통 형상을 가질 수 있다.
제1 지지 영역(110) 및 제1 체결 영역(120)은 서로 직교할 수 있고, 제2 지지 영역(210) 및 제2 체결 영역(220)은 서로 직교할 수 있다. 또한, 제1 지지 영역(110)과 제2 지지 영역(210, 220)은 서로 나란하게 배치되어 각각 외륜(410)의 전면(411) 및 후면(412)을 지지할 수 있다.
제1 및 제2 체결 영역(120, 220)은 외륜(410)의 외측면(413)과 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 체결 영역(120, 220)은 외륜(410)의 외측면(413)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제1 및 제2 하우징(100, 200) 중 어느 하나가 고정된 채로 다른 하나를 회전시키면, 제1 및 제2 나사산(130, 230)이 서로 맞물리게 되므로, 제1 및 제2 하우징(100, 200)은 체결될 수 있다.
또한, 제1 나사산(130)은 제1 체결 영역(120)의 내주면(121)에 형성되고, 제2 나사산(230)은 제2 체결 영역(220)의 외주면(222)에 형성될 수 있다.
구체적으로 도 6을 참조하면, 제1 체결 영역(120)은 외륜(410)의 외측면(413)과 접하는 제1 내주면(121a) 및 외륜(410)의 외측면(413)과 이격 배치되고 제1 나사산(130)이 형성되는 제2 내주면(121b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제2 체결 영역(220)의 내주면(221)은 외륜(410)의 외측면(413)과 접할 수 있다.
이에 따라, 외륜(410)의 전면(411), 후면(412) 및 외측면(413)은 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 의해 안정적으로 지지되므로, 베어링(400)은 다양한 방향의 부하를 견디고 지정된 위치를 이탈하지 않으면서 회전 부재(300)를 회전 가능하게 안정적으로 지지할 수 있다.
특히, 서로 맞물리는 제1 및 제2 나사산(130, 230)사이의 마찰력에 의하여 제1 및 제2 하우징(100, 200)은 서로 안정적으로 체결되므로, 베어링(400)은 모멘트 방향의 부하를 용이하게 견딜 수 있다.
또한, 제1 및 제2 하우징(100, 200)을 제1 및 제2 나사산(130, 230)이 서로 맞물리도록 체결함에 따라, 체결 과정이 간단하며, 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 볼트가 삽입될 홀을 형성하는 공정이 필요 없으며, 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 볼트가 배치될 공간이 불필요하여 제1 및 제2 하우징(100, 200)은 슬림한 외관을 가질 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 제2 체결 영역(220)의 내주면(221)이 외륜(410)의 외측면(413)을 모두 커버할 수 있다. 즉, 제2 체결 영역(220)은 베어링(400)의 두께와 대응하는 길이를 가질 수 있다.
도 7의 제1 하우징(100)의 내면은 1개의 단차만을 가지므로, 2개의 단차를 갖는 도 6의 구조와 비교하여, 보다 간단한 구조를 가져서 용이하게 제조될 수 있다.
도 8은 제2 하우징의 내주면에 나사산이 형성된 구조를 나타내는 도면이다. 도 9는 제1 하우징의 내주면이 외륜의 외측면을 모두 커버하는 구조를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 나사산(130)은 제1 체결 영역(120)의 외주면(122)에 형성되고, 제2 나사산(230)은 제2 체결 영역(220)의 내주면(221)에 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9에서는 제1 나사산(130)이 제1 체결 영역(120)의 외주면(122)에 형성되고, 제2 나사산(230)이 제2 체결 영역(220)의 내주면(221)에 형성되므로, 제1 하우징(100)에 외륜(410)의 전면(411)을 지지시킨 상태에서, 제1 및 제2 나사산이 서로 맞물리도록 제2 하우징(200)을 제1 하우징(100)에 체결시킬 수 있다.
구체적으로, 도 8을 참조하면, 제2 체결 영역(220)은 외륜(410)의 외측면(413)과 접하는 제3 내주면(221a) 및 외륜(410)의 외측면(413)과 이격 배치되고, 제2 나사산(230)이 형성되는 제4 내주면(221b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 체결 영역(120)의 내주면(121)은 외륜(410)의 외측면(413)과 접할 수 있다.
이에 따라, 외륜(410)의 전면(411), 후면(412) 및 외측면(413)은 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 의해 안정적으로 지지되므로, 베어링(400)은 다양한 방향의 부하를 견디고 지정된 위치를 이탈하지 않으면서 회전 부재(300)를 회전 가능하게 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 하우징(100, 200)의 체결 과정이 간단하며, 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 볼트가 삽입될 홀을 형성하는 공정이 필요 없으며, 제1 및 제2 하우징(100, 200)에 볼트가 배치될 공간이 불필요하여 제1 및 제2 하우징(100, 200)은 슬림한 외관을 가질 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 체결 영역(120)의 내주면(121)이 외륜(410)의 외측면(413)을 모두 커버할 수 있다. 즉, 제1 체결 영역(220)은 베어링(400)의 두께와 대응하는 길이를 가질 수 있다.
도 9의 제2 하우징(200)의 내면은 1개의 단차만을 가지므로, 2개의 단차를 갖는 도 8의 구조와 비교하여, 보다 간단한 구조를 가져서 용이하게 제조될 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 로봇용 관절 장치 100: 제1 하우징
200: 제2 하우징 300: 회전 부재
400: 베어링 500: 구동 장치
600: 감속 장치 700: 중공관
1000: 로봇 암 장치

Claims (12)

  1. 하우징;
    외륜이 상기 하우징에 접하는 베어링;
    상기 베어링의 내륜과 접하는 회전 부재; 및
    상기 회전 부재를 회전시키는 구동 장치;를 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 외륜의 전면을 지지하는 제1 지지 영역 및 상기 제1 지지 영역으로부터 후방으로 연장되고 제1 나사산이 형성되는 제1 체결 영역을 포함하는 제1 하우징 및
    상기 외륜의 후면을 지지하는 제2 지지 영역 및 상기 제2 지지 영역으로부터 전방으로 연장되고 상기 제1 나사산과 맞물리는 제2 나사산이 형성되는 제2 체결 영역을 포함하는 제2 하우징을 포함하는 로봇용 관절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나사산은 상기 제1 체결 영역의 내주면에 형성되고,
    상기 제2 나사산은 상기 제2 체결 영역의 외주면에 형성되는 로봇용 관절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 체결 영역은,
    상기 외륜의 외측면과 접하는 제1 내주면 및
    상기 외륜의 외측면과 이격 배치되고, 상기 제1 나사산이 형성되는 제2 내주면을 포함하고,
    상기 제2 체결 영역의 내주면은 상기 외륜의 외측면과 접하는 로봇용 관절 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나사산은 상기 제1 체결 영역의 외주면에 형성되고,
    상기 제2 나사산은 상기 제2 체결 영역의 내주면에 형성되는 로봇용 관절 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 체결 영역은,
    상기 외륜의 외측면과 접하는 제3 내주면 및
    상기 외륜의 외측면과 이격 배치되고, 상기 제2 나사산이 형성되는 제4 내주면을 포함하고,
    상기 제1 체결 영역의 내주면은 상기 외륜의 외측면과 접하는 로봇용 관절 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 체결 영역은, 상기 외륜의 외측면과 나란하게 배치되는 로봇용 관절 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 장치는 모터 및 상기 모터에 의해 회전하는 모터 샤프트를 포함하는 로봇용 관절 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모터 샤프트와 상기 제2 하우징 사이에 배치되는 볼 베어링;을 더 포함하는 로봇용 관절 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 모터 샤프트 및 상기 회전 부재에 연결되는 감속 장치;를 더 포함하는 로봇용 관절 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 감속 장치는,
    상기 모터 샤프트와 연결되는 타원 형상의 웨이브 발생기,
    상기 웨이브 발생기의 외주면과 접하고 상기 회전 부재와 연결되며 외주면을 따라 제1 치형이 형성되는 플렉스 스플라인 및
    내주면에 상기 제1 치형과 맞물리는 제2 치형이 형성되는 원형 스플라인을 포함하는 로봇용 관절 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 회전 부재의 회전축을 따라 배치되고, 상기 회전 부재와 일체로 회전하는 중공관; 및
    상기 중공관 내측에 배치되는 복수의 케이블;을 더 포함하는 로봇용 관절 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베어링은,
    상기 외륜 및 상기 내륜 사이에서 중심축이 교대로 직교하도록 배치되는 복수의 롤러를 포함하는 로봇용 관절 장치.
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