WO2015129958A1 - 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기 - Google Patents

로봇 제어모듈의 5축회전 감속기 Download PDF

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WO2015129958A1
WO2015129958A1 PCT/KR2014/004252 KR2014004252W WO2015129958A1 WO 2015129958 A1 WO2015129958 A1 WO 2015129958A1 KR 2014004252 W KR2014004252 W KR 2014004252W WO 2015129958 A1 WO2015129958 A1 WO 2015129958A1
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WO
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output shaft
gear
main output
control module
housing
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PCT/KR2014/004252
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English (en)
French (fr)
Inventor
김병수
음용진
Original Assignee
주식회사 로보티즈
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes

Definitions

  • the present invention relates to a 5-axis rotary speed reducer of a robot control module, and more particularly, to a 5-axis rotary speed reducer of a robot control module that allows a frame constituting a robot science diagonal to operate in multiple axes.
  • Such scientific teaching materials for robots can be realized by providing a frame body composed of various shapes from a level composed of a level assembled in a simple form using a plurality of blocks or frames, It is being released.
  • Such a high-level robotic science parish targeting not only children and adolescents but also adults should be structured as a control module including a speed reducer so that various shapes can be realized.
  • the speed reducer is a device that decelerates and transmits the rotational speed of the power input from various power sources such as a motor, an actuator, and an engine, and is widely used in various industries such as various machines, robots, and automobiles.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a conventional speed reducer.
  • the conventional speed reducer 10 includes a housing 10a, an electric motor 11, power shafts 13, 15 and 17, and an output shaft 19.
  • the housing 10a is generally formed in a box shape, and an upper cover (not shown) may be further provided to easily separate and assemble the driving members.
  • the conventional speed reducer 10 is characterized in that the output shaft 19 is provided as a single or a pair (not shown) to realize an external rotation.
  • the conventional reducer 10 has a shortened output shaft 19
  • each of the gear means associated with the engagement has a negative failure element such as separation and deviation from each other.
  • the present invention provides a five-axis rotary speed reducer of a robot control module for operating a frame constituting a robot science teaching apparatus in multiple axes.
  • a five-axis rotary speed reducer of a robot control module comprising: a housing having first to third drive shafts; power means accommodated in the housing; A main output shaft which is meshed with the decelerating means and controls the transmitted torque and has first and second output portions at both ends thereof, and a sub output shaft which is meshed with the main output shaft and has third to fifth output portions at one end, Wherein the first to third gear members are inserted through the first to third drive shafts, and the fourth gear member is interposed between the first to third drive shafts via a resilient clutch Wherein the first output shaft is inserted into the main output shaft and the sub output shaft is provided as first to third output shafts, Is provided to provide a five-axis rotation decelerator of the robot control module, characterized in that the coupling to the main output shaft and the crown gear.
  • the first to fifth gear members may be spur gears.
  • the first to fifth output units may be perpendicular to each other.
  • coupling grooves may be formed at ends of the first to fifth output portions.
  • the main output shaft when an external force equal to or higher than an allowable limit is generated in the first and second output portions, the main output shaft may be separated from the fourth gear member due to the elastic clutch.
  • the apparatus may further include a plate block in which the housing is housed.
  • the flake block may include a plurality of through holes so that the first to fifth output portions are protruded.
  • the speed reducer is provided as a main output shaft and a sub output shaft, it is possible to rotate the 5-axis, thereby providing the user with the robots science teaching apparatus of the multi-axis turning apparatus.
  • the main output shaft is provided with the elastic clutch, when the external force is applied from outside the reducer, the main output shaft becomes idle due to the shrinking action of the elastic clutch, so that the overload can be prevented in the reducer.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a conventional speed reducer.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views of a five-axis rotary speed reducer of a robot control module according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing an internal constitution device of a speed reducer in which a housing is removed.
  • 5 is a side view of the internal constituent device of the speed reducer.
  • FIG. 6 (a) is a perspective view showing the main output shaft of the speed reducer.
  • FIG. 6 (b) is a perspective view in which a fourth gear member is coupled to the main output shaft.
  • FIG. 7 is a view schematically showing the rotation of the elastic clutch of the main output shaft and the fourth gear member when a general external force is applied.
  • Fig. 8 is a view showing the rotation of the elastic clutch of the main output shaft and the fourth gear member elastically when a large external force is applied.
  • FIG 9 and 10 are views showing an application example in which the speed reducer according to the present embodiment is included in the robot control module.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views of a five-axis rotary speed reducer of a robot control module according to the present invention.
  • the speed reducer 1000 is configured such that one end of the main output shaft 1530 and the sub output shaft 1540 protrude to the outside of the housing 1500.
  • a power unit 1510 Inside, a power unit 1510, a deceleration unit 1520, a main output shaft 1530, and a sub output shaft 1540 are included.
  • the housing 1500 may be formed in various shapes such as a cylindrical shape so as to correspond to the shape of the structure to which the reducer 1000 is applied, have.
  • housing 1500 may be divided into upper and lower parts to facilitate separation and assembly of the members provided therein, with the first to third driving shafts 1500a, 1500b, and 1500c disposed on one side of the housing.
  • the speed reducer 1000 which is separable and assembled up and down, is screwed so as to prevent separation and separation due to the movement of the structure to which the speed reducer 1000 is applied.
  • the coupling structure of the housing 1500 is formed by an excessive number of screw connections, it is preferable that an appropriate number of screw-fastened bodies are provided because the science teaching staff may give burden to the learner who is the main purpose.
  • the power unit 1510 may be implemented as a power source by being provided as an electric motor.
  • a decelerating means 1520 is provided at a spaced apart position of the power means 1510 and is provided with first to fourth gear members 1521, 1522, 1523 and 1524 of the deceleration means 1520 to engage with each other.
  • the main output shaft 1530 has a first output portion 1530a and a second output portion 1530b at both ends in the longitudinal direction and a sub output shaft 1540 is connected to the first to third output shafts 1541, And third to fifth output portions 1541a, 1542a, and 1543a are formed at the respective ends.
  • coupling grooves are formed at the end portions of the first to fifth output portions 1530a, 1530b, 1541a, 1542a, and 1543a to couple with the external output member.
  • FIG. 4 is a view showing an internal constituent device of a speed reducer in which a housing is removed
  • FIG. 5 is a side view of an internal constituent device of a speed reducer.
  • the housing 1500 of the speed reducer 1000 includes a power unit 1510, a deceleration unit 1520, a main output shaft 1530, and a sub output shaft 1540.
  • the power means 1510 transfers the energy required for driving the entire structure as a power source.
  • the deceleration means 1520 controls the rotational force transmitted from the power means 1510 at a position spaced apart from the power means 1510.
  • the main output shaft 1530 has first and second output portions 1530a and 1530b at both ends thereof to engage with the deceleration means 1520.
  • the sub output shaft 1540 is provided with third to fifth output portions 1541a, 1542a, and 1543a at one end thereof and engaged with the main output shaft 1530.
  • first to fifth output units 1530a, 1530b, 1541a, 1542a, and 1543a are provided to be perpendicular to each other.
  • the deceleration means 1520 is constituted by first to fourth gear members 1521, 1522, 1523 and 1524.
  • the first to third gear members 1521, 1522 and 1523 are connected to the first to third drive shafts 1500a, 1500b, and 1500c, and the fourth gear member 1524 is inserted through the main output shaft 1530 through the elastic clutch 1533.
  • the sub output shaft 1540 is provided with first to third output shafts 1541, 1542 and 1543 and fifth gear members 1541b and 1542b are provided at the other ends of the first to third output shafts 1541, 1542 and 1543, 1543b are engaged with the main output shaft 1530 and the crown gear 1537.
  • the first gear member 1521 to the fifth gear member 1541b, 1542b, and 1543b may be downwardly disposed.
  • first to fifth gear members 1521, 1522, 1523, 1524, 1541b, 1542b, and 1543b are implemented as spur gears in the present embodiment, Type gear means are applicable.
  • FIG. 6 (a) is a perspective view showing a main output shaft of a speed reducer
  • Fig. 6 (b) is a perspective view in which a fourth gear member is coupled to a main output shaft.
  • the main output shaft 1530 includes a first output portion 1530a and a second output portion 1530b at both ends thereof, as shown in FIG. 6A. And is implemented in a columnar shape.
  • a crown gear 1537 may be provided at one end of the main output shaft 1530, and an elastic clutch 1533 may be provided at the other end.
  • the elastic clutch 1533 is disposed at the upper end of the main output shaft 1530 and the crown gear 1537 is disposed at the lower end of the main output shaft 1530.
  • the arrangement of the elastic clutch 1533 and the crown gear 1537 The arrangement of the corresponding peripheral members may be varied.
  • a crown gear 1537 and an elastic clutch 1533 may be formed at one end and the other end of the main output shaft 1530.
  • the crown gear 1537 or the elastic clutch 1533 may be separated from the main output shaft 1530 And to facilitate assembly.
  • crown gear 1537 and the elastic clutch 1533 which are easily separated and assembled, can be deformed due to loss or inadvertence of storage due to the characteristics of being manufactured in a small scale, it is necessary to thoroughly manage the user do.
  • the fourth gear member 1524 can be inserted into the elastic clutch 1533 of the main output shaft 1530 through the through hole.
  • the fourth gear member 1524 coupled to the elastic clutch 1533 is inserted and separated only through the main output shaft 1530 coupled with the elastic clutch 1533.
  • a hook is formed at one end of the elastic clutch 1533 or at one end of the fourth gear member 1524 so that the fourth gear member 1524 is prevented from separating downward from the main output shaft 1530.
  • the main output shaft 1530 is integrally formed in a columnar shape, the first output portion 1530a and the second output portion 1530b are rotated in the same direction.
  • the output member (not shown) coupled to the grooves of the first output section 1530a and the second output section 1530b is provided with, for example, a wheel member or a pivot member, Can be easily implemented.
  • FIG. 7 is a view schematically showing the rotation of the elastic clutch and the fourth gear member of the main output shaft when a general external force is applied
  • FIG. 8 is a graph showing the rotation of the elastic member of the main output shaft and the fourth gear member, And the description will be made on the basis thereof.
  • Fig. 7 and Fig. 8 will be described based on Fig. 6 described above.
  • the fourth gear member 1524 which may be provided as a spur gear, is meshed with protrusions formed at both ends of the elastic clutch 1533 with teeth formed on the inner diameter.
  • the acceptance limit means a limit point at which the first output section 1530a and the second output section 1530b can withstand an external force.
  • the protrusion of the elastic clutch 1533 engages with the teeth formed on the inner diameter of the fourth gear member 1524 while the elastic clutch 1533 is interlocked with the third clutch gear 1533. As a result, As shown in FIG.
  • the projections of the elastic clutch 1533 make spaced-apart rotations from the teeth formed on the inner diameter of the fourth gear member 1524, so that the main output shaft 1530 is idle and the rotational force is transmitted to the fourth gear member 1524 It can not be delivered.
  • FIG 9 and 10 are views showing an application example in which the speed reducer according to the present embodiment is included in the robot control module.
  • the speed reducer 1000 can be applied to a control module.
  • the control module may be provided with the plate block 90, the light emitting means 70, the speed reducer 1000, the first switch 30 and the second switch 50.
  • the plate block 90 includes a plurality of through holes 90a in which the housing 1500 described above is accommodated and the first to fifth output portions 1530a, 1530b, 1541a, 1542a, and 1543a are protruded.
  • a block type material having the same or different shape as the plate block 90 but having the through holes 90a is coupled to the plate block 90 through the through holes 90a, .
  • the light emitting means 70 is provided at one side of the plate block 90 so that the user can realize a robotic shape for science teaching having more creativity.
  • the light emitting means 70 can be implemented in various ways as long as it can emit light forward, such as an LED, and can be controlled through the first switch 30 or the second switch 50.
  • the first switch 30 when the first switch 30 is provided to control the light emitting means 70, the first switch 30 may be implemented in a push-type manner to turn on and off the light emitting means 70.
  • the second switch 50 when the second switch 50 is provided to control the light emitting means 70, the second switch 50 is slidably implemented to control the brightness of the light emitted from the light emitting means 70 can do.
  • the decelerator 1000 according to the present invention which is based on the foregoing description of FIGS. 2 to 8, is provided with the main output shaft 1530 and the sub output shaft 1540, It is possible to provide a robotic science teaching apparatus.
  • the main output shaft 1530 is provided with the elastic clutch 1533 so that the main output shaft 1530 is idly rotated due to the contraction action of the elastic clutch 1533 when an external force greater than a certain range is applied to the outside of the speed reducer 1000 An overload can be prevented inside the speed reducer 1000.
  • the deceleration means 1520 and the sub output shaft 1540 are implemented so that each gear means is protected and can correctly engage with each other.

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Abstract

본 발명은 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기로서, 더욱 상세하게는 로봇 과학교구를 구성하는 프레임이 다축으로 동작되도록 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기로서, 제 1 내지 제 3 구동축이 구비되는 하우징과 상기 하우징에 수용되는 동력수단과 상기 동력수단에 치합되며 전달받은 회전력을 제어하는 감속수단과 상기 감속수단과 치합되며 양 끝단에 제 1 및 제 2 출력부가 구비되는 메인출력축 및 상기 메인출력축과 치합되며 일단에 제 3 내지 제 5 출력부가 구비되는 서브출력축을 포함하고, 상기 감속수단은 제 1 내지 제 4 기어부재로 구성되되, 상기 제 1 내지 제 3 기어부재는 상기 제 1 내지 제 3 구동축에 관통삽입되고, 상기 제 4 기어부재는 탄성클러치를 매개로 상기 메인출력축에 관통삽입되며, 상기 서브출력축은 제 1 내지 제 3 출력축으로 마련되고, 상기 제 1 내지 제 3 출력축의 각각의 타단에는 제 5 기어부재가 구비되어 상기 메인출력축과 크라운기어로 치합되는 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기를 제공한다.

Description

로봇 제어모듈의 5축회전 감속기
본 발명은 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기로서, 더욱 상세하게는 로봇 과학교구를 구성하는 프레임이 다축으로 동작되도록 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기에 관한 것이다.
일반적으로, 다양한 형태의 로봇용 블록이나 프레임 등을 이용하여 사용자가 다양한 형태로 조립하거나 분해할 수 있도록 하는 과학교구들이 사용되고 있다.
이러한 로봇용 과학교구는, 복수의 블록 또는 프레임를 이용하여 단순한 형태로 조립하는 수준으로 구성되는 수준에서부터 다양한 형상으로 이루어진 프레임체의 제공을 통해, 더욱 견고하면서 다양한 동작이 가능한 로봇형상 구현이 가능한 수준까지 출시되고 있다.
아동이나 청소년뿐만 아니라 성인까지도 대상으로 하는 이러한 높은 수준의 로봇형 과학교구는, 다양한 형상 구현이 가능하도록 감속기를 포함하는 제어모듈의 구성을 이루어야 한다.
여기서, 감속기는 모터, 액츄에이터, 엔진 등의 다양한 동력원으로부터 입력되는 동력의 회전 속도를 감속하여 전달하는 장치로서, 각종 기계, 로봇, 자동차 등 산업 전반에 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 감속기의 적용을 통해 학습자로 하여금 보다 창의적인 발상의 밑거름이 되고자 소형화된 출력축이 포함된 감속기가 제시되었다.
도 1은 종래의 감속기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에서와 같이, 종래의 감속기(10)에는 하우징(10a), 전동모터(11), 동력축(13, 15, 17), 출력축(19)이 포함된다.
하우징(10a)은 일반적으로 박스형으로 구비되며 내부에 구동부재들의 분리 및 조립이 용이하도록 상부커버(미도시)가 더 구비될 수 있다.
그리고, 동력원인 전동모터(11)를 통해 기어수단을 매개로 동력축(13, 15, 17)에서 출력축(19)으로 회동력이 전달된다.
여기서, 종래의 감속기(10)는 출력축(19)이 단일 또는 한 쌍(미도시)으로 구비되어 외부회동을 구현하는 특징이 있다.
하지만, 종래의 감속기(10)는 출력축(19)이 단축으로 구현되기 때문에, 예컨대, 로봇 과학교구 등과 같은 학습자의 수준별로 이루어질 수 있는 감속기(10)의 외부출력 구현에 제약이 따랐다.
또한, 외부와 연계된 출력축(19)에 일정범위 이상의 외압이 가해지면 하우징(10a) 내부에 포함된 기어수단에는 무리한 회동력이 전달된다.
따라서, 치합으로 연계된 각 기어수단은 서로 이격 및 이탈 등의 부정적인 고장요소가 생겼다.
더욱이, 감속기(10)의 고장요인으로 인해, 제어모듈의 수리가 끝날 때까지는 로봇 과학교구를 작동시키지 못하여 학습진행에 차질이 발생하였다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 로봇 과학교구를 구성하는 프레임이 다축으로 동작되도록 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기로서, 제 1 내지 제 3 구동축이 구비되는 하우징과 상기 하우징에 수용되는 동력수단과 상기 동력수단에 치합되며 전달받은 회전력을 제어하는 감속수단과 상기 감속수단과 치합되며 양 끝단에 제 1 및 제 2 출력부가 구비되는 메인출력축 및 상기 메인출력축과 치합되며 일단에 제 3 내지 제 5 출력부가 구비되는 서브출력축을 포함하고, 상기 감속수단은 제 1 내지 제 4 기어부재로 구성되되, 상기 제 1 내지 제 3 기어부재는 상기 제 1 내지 제 3 구동축에 관통삽입되고, 상기 제 4 기어부재는 탄성클러치를 매개로 상기 메인출력축에 관통삽입되며, 상기 서브출력축은 제 1 내지 제 3 출력축으로 마련되고, 상기 제 1 내지 제 3 출력축의 각각의 타단에는 제 5 기어부재가 구비되어 상기 메인출력축과 크라운기어로 치합되는 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제 1 내지 제 5 기어부재는 평기어일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제 1 내지 제 5 출력부는 서로 수직될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제 1 내지 제 5 출력부의 단부에는 결합홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 출력부에 수용한계 이상의 외력이 발생하는 경우, 상기 탄성클러치로 인해 상기 메인출력축이 상기 제 4 기어부재와 이격되어 헛돌 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 하우징이 수납되는 플레이트블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 플레이크블록에는 상기 제 1 내지 제 5 출력부가 돌출형성되도록 복수개의 관통홀이 포함될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 감속기가 메인출력축 및 서브출력축으로 구비됨으로써, 5축회전이 가능하여 사용자에게 다축회동장치의 로봇 과학교구를 제공할 수 있다.
또한, 메인출력축에는 탄성클러치가 구비됨으로써, 감속기 외부에서 일정범위 이상의 외력이 가해진 경우, 탄성클러치의 수축작용으로 인해 메인출력축가 헛돌게되므로 감속기 내부에 과부하가 방지될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 감속기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기의 사시도이다.
도 4는 하우징이 제거된 감속기의 내부 구성장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 감속기의 내부 구성장치의 일측면도이다.
도 6(a)는 감속기의 메인출력축을 나타내는 사시도이다.
도 6(b)는 메인출력축에 제 4 기어부재가 결합된 사시도이다.
도 7은 일반적인 외력이 가해진 경우 메인출력축의 탄성클러치와 제 4 기어부재의 회동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 큰 외력이 가해진 경우 메인출력축의 탄성클러치와 제 4 기어부재의 회동을 개력적으로 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 감속기가 로봇 제어모듈에 포함된 적용예를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기의 사시도이다.
도 2 및 도 3에서 도시한 것과 같이, 본 실시예에 따른 감속기(1000)는 하우징(1500) 외부로 메인출력축(1530) 및 서브출력축(1540)의 일단이 돌출되도록 구현된다.
그리고, 내부에는 동력수단(1510), 감속수단(1520), 메인출력축(1530) 및 서브출력축(1540)이 포함된다.
하우징(1500)은 내부에 구비된 부재들이 일체화를 이루어 올바르게 작동되도록 박스형을 이루지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 감속기(1000)가 적용되는 구조체의 형상에 대응하도록 원통형 등의 다양한 형상으로 구현될 수 있다.
또한, 하우징(1500)은 내부 일측에 제 1 내지 제 3 구동축(1500a, 1500b, 1500c)을 마련한 채, 내부에 구비된 부재들의 분리 및 조립이 용이하도록 상, 하로 분리될 수 있다.
여기서, 상, 하로 분리조립이 가능한 감속기(1000)는 감속기(1000)가 적용된 구조체의 이동에 따른 이격 및 분리현상이 방지되도록 나사결합을 이루는 것이 바람직하다.
그리고, 하우징(1500)의 결합구성이 과도한 다수의 나사결합으로 이루어질 경우, 과학교구가 주 목적인 학습자에게 취급의 부담감을 줄 수 있으므로 적절한 수량의 나사결합체가 바람직하다.
한편, 동력수단(1510)은 전동모터로 구비되어 동력원으로 구현될 수 있다.
그리고, 동력수단(1510)의 이격된 위치에는 감속수단(1520)이 구비되되, 감속수단(1520)의 제 1 내지 제 4 기어부재(1521, 1522, 1523, 1524)로 마련되어 서로 치합된다.
메인출력축(1530)은 길이방향의 양 끝단에 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)가 형성되고, 서브출력축(1540)은 제 1 내지 제 3 출력축(1541, 1542, 1543)으로 구성되어, 각 끝단에는 제 3 내지 제 5 출력부(1541a, 1542a, 1543a)가 형성된다.
이때, 제 1 내지 제 5 출력부(1530a, 1530b, 1541a, 1542a, 1543a)의 단부에는 결합홈이 형성되어 외부 출력부재와 결합을 이룰 수 있다.
도 4는 하우징이 제거된 감속기의 내부 구성장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 감속기의 내부 구성장치의 일측면도인 바, 이를 바탕으로 설명한다.
도 4 및 도 5에서와 같이, 감속기(1000)의 하우징(1500) 내부에는 동력수단(1510), 감속수단(1520), 메인출력축(1530) 및 서브출력축(1540)을 포함된다.
동력수단(1510)은 동력원으로써 전체 구성의 구동에 필요한 에너지를 전한다.
감속수단(1520)은 동력수단(1510)과 서로 이격된 위치에서 동력수단(1510)으로부터 전달받은 회전력을 제어한다.
메인출력축(1530)은 양 끝단에 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)가 구비되어 감속수단(1520)과 치합된다.
서브출력축(1540)은 일단에 제 3 내지 제 5 출력부(1541a, 1542a, 1543a)가 구비되어 메인출력축(1530)과 치합된다.
여기서, 제 1 내지 제 5 출력부(1530a, 1530b, 1541a, 1542a, 1543a)는 서로 수직되도록 구비된다.
또한, 감속수단(1520)은 제 1 내지 제 4 기어부재(1521, 1522, 1523, 1524)로 구성되되, 제 1 내지 제 3 기어부재(1521, 1522, 1523)는 제 1 내지 제 3 구동축(1500a, 1500b, 1500c)에 관통삽입되고, 제 4 기어부재(1524)는 탄성클러치(1533)를 매개로 메인출력축(1530)에 관통삽입된다.
서브출력축(1540)은 제 1 내지 제 3 출력축(1541, 1542, 1543)으로 마련되고, 제 1 내지 제 3 출력축(1541, 1542, 1543)의 각각의 타단에는 제 5 기어부재(1541b, 1542b, 1543b)가 구비되어 메인출력축(1530)과 크라운기어(1537)로 치합된다.
그리고, 제 1 기어부재(1521)에서 제 5 기어부재(1541b, 1542b, 1543b)로 갈수록 하방으로 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제 1 내지 제 5 기어부재(1521, 1522, 1523, 1524, 1541b, 1542b, 1543b)를 평기어로 구현했지만, 기어수단을 통한 회동력의 전달이 올바르게 이루지는 구성이라면 다양한 형태의 기어수단이 적용가능하다.
도 6(a)는 감속기의 메인출력축을 나타내는 사시도이고, 도 6(b)는 메인출력축에 제 4 기어부재가 결합된 사시도인 바, 이를 바탕으로 설명한다.
도 6은 메인출력축(1530)을 발췌하여 나타낸 도면으로써, 도 6(a)에서와 같이, 메인출력축(1530)은 양 끝단으로 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)를 구비하여 기둥형상으로 구현된다.
그리고, 메인출력축(1530)의 일단에는 크라운기어(1537)가 구비되고, 타단에는 탄성클러치(1533)가 구비될 수 있다.
본 실시예에서는 메인출력축(1530)의 상단으로 탄성클러치(1533)가 배치되고 하단으로 크라운기어(1537)가 배치되지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 탄성클러치(1533) 및 크라운기어(1537)의 배치가 달라짐에 따라 이에 대응하는 주변부재들의 배치도 달라질 수 있다.
또한, 메인출력축(1530)의 일단 및 타단에는 크라운기어(1537) 및 탄성클러치(1533)가 형성되어 구현될 수 있으나, 크라운기어(1537) 또는 탄성클러치(1533)가 메인출력축(1530)에 분리 및 조립이 용이하도록 구비될 수도 있다.
여기서, 분리 및 조립이 용이하도록 구비된 크라운기어(1537) 및 탄성클러치(1533)는 소규모로 제작된 특성상으로 인해, 분실되거나 보관상의 부주의로 소재의 변형이 생길 수 있기 때문에 사용자의 철저한 관리가 요구된다.
한편, 도 6(b)에서와 같이, 메인출력축(1530)의 탄성클러치(1533)에는 제 4 기어부재(1524)가 관통삽입될 수 있다.
이때, 탄성클러치(1533)에 결합된 제 4 기어부재(1524)는 탄성클러치(1533)와 결합되는 메인출력축(1530)의 상방으로만 관통삽입 및 분리과정을 이룬다.
그 이유는, 탄성클러치(1533)에 결합된 제 4 기어부재(1524)가 탄성부재와 이격되어 메인출력축(1530)의 하방으로 이동된다면 크라운기어(1537) 및 주변 부재의 구동에 걸림돌이 될 수 있다.
따라서, 제 4 기어부재(1524)가 메인출력축(1530) 하방으로의 이격이 방지되도록 탄성클러치(1533)의 일단 또는 제 4 기어부재(1524)의 일단에는 걸림턱이 형성됨이 바람직하다.
한편, 메인출력축(1530)이 기둥형상의 일체로 구현됨에 따라, 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)는 동일한 방향으로 회동된다.
이로 인해, 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)의 홈에 결합되는 출력부재(미도시)는, 예컨대, 바퀴부재 또는 회동축부재 등으로 구비되어 복잡한 구성의 과학교구용 로봇을 용이하게 구현할 수 있다.
도 7은 일반적인 외력이 가해진 경우 메인출력축의 탄성클러치와 제 4 기어부재의 회동을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 큰 외력이 가해진 경우 메인출력축의 탄성클러치와 제 4 기어부재의 회동을 개력적으로 나타내는 도면인 바, 이를 바탕으로 설명한다.
전술한 도 6을 바탕으로 도 7 및 도 8을 설명하겠다.
먼저, 도 7에서와 같이, 평기어로 구비될 수 있는 제 4 기어부재(1524)는 내경에 톱니가 형성되어 탄성클러치(1533)의 양 끝단에 형성된 돌기와 서로 치합된다.
탄성클러치(1533)와 제 4 기어부재(1524)가 올바르게 결합된 상태에서 메인출력축(1530)의 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)에 수용한계 이상의 외력이 발생된 경우, 회동되는 메인출력축(1530)의 방향으로 탄성클러치(1533)가 연동된다.
여기서, 수용한계란, 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)가 어떤 외력에 대하여 저항하여 견딜 수 있는 한계점을 의미한다.
탄성클러치(1533)가 연동되면서 탄성클러치(1533)의 돌기가 제 4 기어부재(1524)의 내경에 형성된 톱니와 치합되므로, 결국, 제 4 기어부재(1524)는 메인출력축(1530)의 회동방향과 동일하게 연동하게 된다.
반면에, 도 8에서와 같이, 제 1 출력부(1530a) 및 제 2 출력부(1530b)에 일정범위 이상의 외력이 발생된 경우, 탄성클러치(1533)로 인해 메인출력축(1530)이 제 4 기어부재(1524)와 이격되어 헛돌 수 있다.
이때, 메인출력축(1530)에 전해진 외력에 대응하도록 탄성클러치(1533)의 양단에 형성된 돌기는 중앙으로 탄발하여 이동된다.
이로 인해, 탄성클러치(1533)의 돌기는 제 4 기어부재(1524)의 내경에 형성된 톱니와 이격된 회동을 이루므로, 메인출력축(1530)은 헛돌게 되고 제 4 기어부재(1524)에는 회전력이 전달되지 못한다.
따라서, 제 4 기어부재(1524)는 작동되지 않음으로써, 제 4 기어부재(1524)와의 치합으로 회동되는 주변 장치를 보호할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 실시예에 따른 감속기가 로봇 제어모듈에 포함된 적용예를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10에서 도시한 것과 같이, 본 실시예에 따른 감속기(1000)는 제어모듈에 적용될 수 있다.
제어모듈은 플레이트블록(90), 발광수단(70), 감속기(1000), 제 1 스위치(30) 및 제 2 스위치(50)가 구비될 수 있다.
플레이트블록(90)은 전술한 하우징(1500)이 수납되고, 제 1 내지 제 5 출력부(1530a, 1530b, 1541a, 1542a, 1543a)가 돌출형성되도록 복수개의 관통홀(90a)을 포함한다.
이때, 플레이트블록(90)에는 플레이트블록(90)과 같은 형상 또는 다른 형상이지만 관통홀(90a)이 형성된 블록류의 소재를 서로의 관통홀(90a)을 매개로 결합하여 사용자가 원하는 형태의 구조물로 구현할 수 있다.
한편, 발광수단(70)은 플레이트블록(90)의 일측에 구비되어 사용자로 하여금 보다 창의성이 가미된 과학교구용 로봇형상이 구현되도록 한다.
그리고, 발광수단(70)은 LED 등과 같이 전방에 빛을 발산할 수 있는 부재라면 다양하게 구현가능하고, 제 1 스위치(30) 또는 제 2 스위치(50)를 통해 제어될 수 있다.
여기서, 제 1 스위치(30)가 발광수단(70)을 제어하도록 구비된 경우, 제 1 스위치(30)는 누름식으로 구현되어 발광수단(70)을 온, 오프시키는 역할을 할 수 있다.
반면에, 제 2 스위치(50)가 발광수단(70)을 제어하도록 구비된 경우, 제 2 스위치(50)는 슬라이드식으로 구현되어 발광수단(70)에서 발산되는 빛의 밝기를 조절하는 역할을 할 수 있다.
결과적으로, 도 2 내지 도 8에서 전술한 것을 바탕으로 한 본 발명에 따른 감속기(1000)는, 메인출력축(1530) 및 서브출력축(1540)으로 구비됨으로써, 5축회전이 가능하여 사용자에게 다축회동장치의 로봇 과학교구를 제공할 수 있다.
또한, 메인출력축(1530)에는 탄성클러치(1533)가 구비됨으로써, 감속기(1000) 외부에서 일정범위 이상의 외력이 가해진 경우, 탄성클러치(1533)의 수축작용으로 인해 메인출력축(1530)이 헛돌게되므로 감속기(1000) 내부에 과부하가 방지될 수 있다.
따라서, 감속수단(1520) 및 서브출력축(1540)은 각 기어수단이 보호되어 올바르게 치합구동을 이룰 수 있도록 구현된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기로서,
    제 1 내지 제 3 구동축이 구비되는 하우징;
    상기 하우징에 수용되는 동력수단;
    상기 동력수단에 치합되며 전달받은 회전력을 제어하는 감속수단;
    상기 감속수단과 치합되며 양 끝단에 제 1 및 제 2 출력부가 구비되는
    메인출력축; 및
    상기 메인출력축과 치합되며 일단에 제 3 내지 제 5 출력부가 구비되는 서브출력축;
    을 포함하고,
    상기 감속수단은 제 1 내지 제 4 기어부재로 구성되되, 상기 제 1 내지 제 3 기어부재는 상기 제 1 내지 제 3 구동축에 관통삽입되고, 상기 제 4 기어부재는 탄성클러치를 매개로 상기 메인출력축에 관통삽입되며,
    상기 서브출력축은 제 1 내지 제 3 출력축으로 마련되고, 상기 제 1 내지 제 3 출력부의 각각의 타단에는 제 5 기어부재가 구비되어 상기 메인출력축과 크라운기어로 치합되는 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 기어부재는 평기어인 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 출력부는 서로 수직된 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 5 출력부의 단부에는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 출력부에 수용한계 이상의 외력이 발생하는 경우, 상기 탄성클러치로 인해 상기 메인출력축이 상기 제 4 기어부재와 이격되어 헛도는 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징이 수납되는 플레이트블록을 더 포함하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플레이트블록은 상기 제 1 내지 제 5 출력부가 돌출형성되도록 복수개의 관통홀이 포함된 것을 특징으로 하는 로봇 제어모듈의 5축회전 감속기.
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