WO2020141671A1 - 줄 꼬임 구동기 - Google Patents

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WO2020141671A1
WO2020141671A1 PCT/KR2019/007851 KR2019007851W WO2020141671A1 WO 2020141671 A1 WO2020141671 A1 WO 2020141671A1 KR 2019007851 W KR2019007851 W KR 2019007851W WO 2020141671 A1 WO2020141671 A1 WO 2020141671A1
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driven
string
drive
driving
twisted
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PCT/KR2019/007851
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신동준
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중앙대학교 산학협력단
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • F16H37/124—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16H19/06—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member
    • F16H19/0654—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member using twisting movement of flexible members to modify the axial length of the mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a string twisted driver, and more particularly, to a string twisted driver using a string twisted driving mechanism.
  • TSA twisted string actuation
  • the design concept of the existing twisted-twist actuator was to increase the length of the string or reduce the radius to obtain a high reduction ratio.
  • this design concept has a limitation that increasing the length of the string increases the volume of the actuator and reducing the radius allows only limited design of the allowable load for the mechanical load.
  • the present invention provides a string twist driver having a structure that can be miniaturized as a whole by shortening the length of the string used in the string twist driver and reducing the radius to increase the reduction ratio of the string.
  • the present invention is to provide a string twist driver having a structure capable of compensating for the uneven driving of each bundle of strings and alleviating external impact.
  • the string twist driver includes a driving source; A driving unit receiving power from the driving source; A driven unit installed in connection with the driving unit to receive power; A string connected to the ends of the driving part and the driven part to be twisted or loosened; And a driving compensation unit installed at an end of the row to compensate for uneven driving of each row.
  • the driving unit may be a driving gear connected to and rotated with an output shaft of the driving source, and the driven unit may be a pair of driven gears disposed on both sides of the driving gear and engaged with the driving gear.
  • the drive line connected to the end side of the drive gear may be installed in a twisted state in opposite directions to the follower line connected to the end side of the driven gear.
  • the drive line connected to the end of the driving part and the driven line connected to the end of the driven part may be installed in a pre-twisted state so that twisting and loosening occur in the same direction.
  • the drive line and the driven line may be installed in a twisted state in opposite directions to each other.
  • the drive compensator may include an elastic member that provides elastic force in a direction in which the string is released.
  • the drive compensation unit the first support plate through which the string passes; A second support plate spaced apart from the first support plate and fixed to an end of the row; And an elastic member supported between both ends of the first support plate and the second support plate, and provided to surround the row to provide elastic force in a direction in which the row is released.
  • the driving compensation unit may include a sensing unit for detecting a load acting on the string.
  • At least one of the driven parts is interlocked with the driving part, and may be radially disposed around the driving part.
  • the driving part and the driven part may be a driven pulley and a driven pulley in which a belt is wound and interlocked with each other.
  • the overall length can be downsized by shortening the length of the string used in the string twist driver and reducing the radius to increase the reduction ratio of the string.
  • Conventional string twist driver is designed to increase the length of the string universally in order to obtain a high reduction ratio
  • the string twist driver according to the present invention can include the radius as well as the length of the string, so the selection width of the reduction ratio It can be widened, and consequently, the reduction ratio can be miniaturized and the range of application of the string twisted driver can be expanded.
  • the elastic member of the part where the string is fixed can compensate for the uneven driving of each bundle of the string, and can reduce external impact.
  • FIG. 1 is a view showing the mechanism of a string twist driver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a string twist driver according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view showing the rotational direction of the three strings installed in the string twist driver.
  • Figure 4 is a view showing an elastic member installed in the driven portion of the twisted actuator.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • FIG. 1 is a view showing the mechanism of a twisted screwdriver according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a twisted screwdriver according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows three installed in a twisted screwdriver It is a view showing the direction of rotation of the string
  • FIG. 4 is a view showing an elastic member installed in the follower of the string twist driver.
  • the string twist driver includes a driving source 10; A driving unit 20 receiving power from the driving source 10; A driven unit 30 installed in connection with the driving unit 20 to receive power; A string 40 connected to the ends of the driving unit 20 and the driven unit 30 to be twisted or loosened; It may include a drive compensation unit 50 is installed at the end of the row (40).
  • the driving source 10 provides power for twisting the string 40, and a DC motor or the like can be used.
  • One side of the drive source 10 is provided with an output shaft 12 that is rotated in one direction by the drive of the drive source 10.
  • the driving unit 20 is a part that receives power from the driving source 10 in connection with the output shaft 12.
  • Various devices capable of transmitting power may be used as the driving unit 20, and the gear will be mainly described as an example below. That is, a driving gear may be used as the driving unit 20, and a driven gear 30 that is connected to the driving unit 20 and receives power may be used as a driving gear engaged with the driving gear.
  • the driving unit 20 and the driven unit 30 may be a device such as a pulley, not a gear.
  • one driving unit 20 is disposed at the center, and a pair of driven units 30 are disposed on both sides of the driving unit 20, respectively, and the driving unit 20 and the driven unit 30 are shown. Is composed of a driving gear and a driven gear. Arrangement of the driving unit 20 and the driven unit 30 is presented in FIG. 1, but is not limited thereto, and various arrangement examples will be described below with reference to FIGS. 5 to 8.
  • the actuator is driven in a bundle form, it can safely drive by satisfying the allowable load condition of the driver. .
  • the string-twist driver which has the advantage of widening the range of application of the string-twist driver. That is, although the selection width of the reduction ratio was narrow due to the constraints according to the requirements of the robot, the existing twisted actuator was selected by combining the length and radius of the string 40 to obtain the desired reduction ratio. I can widen it.
  • the number of bundles described above may be increased or decreased depending on the allowable load of the string twisting actuator.
  • a driving member 22 and a driven member 32 are provided, respectively.
  • the driving member 22 and the driven member 32 are provided to extend a predetermined length from the lower ends of the driving unit 20 and the driven unit 30 as shown in FIG. 1, and each end has a row 40 Connected. Row 40 may be connected through a hole formed at the end of the drive member 22 and the driven member 32.
  • the driving member 22 and the driven member 32 are not necessarily provided, and the string 40 may be configured to be directly connected to the driving unit 20 and the driven unit 30.
  • the row 40 includes a drive line 42 connected to the end of the drive member 22 and a follower line 44 connected to the end of the driven member 32.
  • the drive line 42 and the driven line 44 are installed in a pre-twisted state to transmit the driving force while repeating twisting and loosening. At this time, the drive line 42 and the driven line 44 are installed in a twisted state in opposite directions to transmit power in the same direction. Referring to FIG. 3, the driving line 42 is installed in a twisted state in opposite directions because the pair of driven lines 44 are rotated counterclockwise and clockwise.
  • the drive line 42 and the driven line 44 are twisted or released in one direction by receiving power by rotation of the drive unit 20 and the driven unit 30, as a drive gear and a driven gear
  • the rotational directions of the driving unit 20 and the driven unit 30 are opposite to each other, so that the twisting and unwinding of the string 40 is performed in the same direction.
  • the drive line 42 and the driven line 44 should be installed in a twisted state in opposite directions. In this case, since the string 40 can be manufactured according to the rotational directions of the driving unit 20 and the driven unit 30, the driving characteristics of the string 40 can be uniformly compensated.
  • the drive line 42 and the driven line 44 are installed in a twisted state in opposite directions, but this assumes a case in which the drive unit 20 and the driven unit 30 are installed as shown in FIG. 1. If the arrangement is different, the twist direction of the drive line 42 and the driven line 44 may be different. The important thing is that the drive line 42 and the driven line 44 must be twisted and released in the same direction in conjunction with the operation of the drive unit 20 and the driven unit 30.
  • the driving compensator 50 compensates for uneven driving of the driving line 42 and the driven line 44, and evenly distributes the load acting on the driver, and controls the driver by measuring the load applied to the driver It does the function.
  • the strings of the drive line 42 and the driven line 44 are made of the same material, twisting and loosening of each other slightly occur according to differences in characteristics of the material itself, the degree of twisting, and the like. Such a difference may not have much difference in a small load, but may cause a problem that the driving characteristics are uneven as the load increases. Therefore, in this embodiment, the ends of the drive line 42 and the driven line 44 are connected to the drive compensation part 50 to compensate for this.
  • the driving compensation unit 50 includes a first support plate 52 through which the driving line 42 and the driven line 44 pass; A second support plate 54 spaced apart from the first support plate 52 and fixed to ends of the drive line 42 and the driven line 44; And both ends are supported between the first support plate 52 and the second support plate 54, is provided to surround the drive line 42 and the driven line 44, the drive line 42 and the driven line ( 44) may include an elastic member 56 that provides elastic force in the direction in which it is released.
  • the elastic member 56 provides elastic force in the opposite direction (unwinding direction) when the driving line 42 and the driven line 44 are twisted and pulled upward. That is, if the characteristics of each row 40 are different and twisted with a slight deviation, it can be driven non-uniformly, and the elastic member 56 compensates for this so that each row 40 can be driven uniformly. do.
  • the elastic member 56 when the elastic member 56 is designed by selecting an appropriate stiffness coefficient, it can also perform a function for alleviating external impacts.
  • the elastic member 56 may be a compression spring or the like.
  • the driving compensator 50 described above is merely presented as an example, and other types of devices in which the elastic member 56 can be supported may also be applied.
  • the driving compensation unit 50 includes a sensing unit 60 provided under the second support plate 54.
  • the sensing unit 60 is connected to the rod motor 70 through a line connected to the ring 62 formed at the bottom.
  • the sensing unit 60 is a part that detects a load acting on the driver, and when a load is sensed through the sensing unit 60, it is possible to know the reduction ratio of the string 40 or the characteristics of the driver.
  • the sensing unit 60 may be, for example, a load cell or the like.
  • reference numeral 72 is a guide rail on which a string twist driver is installed, and serves to guide both sides of the drive compensator 50 to slide up and down.
  • the string twist driver may be composed of a drive gear and a follower gear engaged with the drive gear when made of two bundles (one drive part + one follower part). It may also be composed of a drive pulley and a driven pulley connected by a belt.
  • the string twist driver may be composed of one drive gear and a follower gear engaged with both sides of the drive gear when made of three bundles (one drive part + two follower parts). At this time, the three bundles may be arranged along one direction, or may be arranged in a triangular shape. It may also be composed of a drive pulley and a driven pulley connected by a belt.

Abstract

본 발명은 줄 꼬임 구동기에 관한 것이다. 본 발명은 구동원; 상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 구동부; 상기 구동부와 연동되게 설치되어 동력을 전달받는 종동부; 상기 구동부 및 종동부의 단부에 꼬임 또는 풀림이 가능하게 연결되는 줄; 및 상기 줄의 단부에 설치되어 각각의 줄의 불균일한 구동을 보상하는 구동보상부를 포함할 수 있다.

Description

줄 꼬임 구동기
본 발명은 줄 꼬인 구동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 줄 꼬임 구동 메커니즘을 이용한 줄 꼬임 구동기에 관한 것이다.
로봇을 안전하게 구동하는 기술로서 기존의 기어를 대체하는 줄 꼬임 기반의 구동기술(Twisted String Actuation, TSA)이 활발하게 연구되고 있다. 줄 꼬임 기반의 구동기술은 가볍고 저렴한 줄을 사용하고 유연성(compliance)을 보유해서 원천적으로 안전하며, 인간과 로봇이 협업하는 기계장치에 모터보다 안전하게 사용할 수 있는 구동기술로서 많은 연구가 이루어지고 있다.
기존의 줄 꼬임 구동기의 설계 컨셉은 높은 감속비를 얻기 위해 줄의 길이를 늘이거나, 반지름을 줄이는 방법이 보편적이었다. 하지만, 이러한 설계 컨셉은 줄의 길이를 증가시키면 구동기의 부피가 증가하고 반지름을 줄이면 기계적 부하에 대한 허용 하중의 제한적인 설계만 가능하다는 한계점이 있었다.
따라서, 줄 꼬임 구동기를 소형화하기 위해서는 새로운 작동 메커니즘이 필요한 실정이다. 즉, 줄 꼬임 구동기의 감속비를 높이는데 허용 하중은 유지하되, 줄의 길이는 줄여서 소형화 할 수 있는 새로운 메커니즘의 개발이 필요하다.
본 발명은 줄 꼬임 구동기에 사용되는 줄의 길이를 짧게 하고 반지름을 줄여 줄의 감속비가 커지도록 함으로써 전체적으로 소형화할 수 있는 구조를 가진 줄 꼬임 구동기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 줄의 각 다발의 불균일한 구동을 보상해 줄 수 있고, 외부에서의 충격을 완화할 수 있는 구조를 가진 줄 꼬임 구동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 줄 꼬임 구동기는 구동원; 상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 구동부; 상기 구동부와 연동되게 설치되어 동력을 전달받는 종동부; 상기 구동부 및 종동부의 단부에 꼬임 또는 풀림이 가능하게 연결되는 줄; 및 상기 줄의 단부에 설치되어 각각의 줄의 불균일한 구동을 보상하는 구동보상부를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 구동원의 출력축에 연결되어 회전되는 구동기어이고, 상기 종동부는 상기 구동기어의 양측에 각각 배치되고 상기 구동기어와 맞물리게 결합되는 한 쌍의 종동기어일 수 있다.
상기 구동기어의 단부 측에 연결된 구동줄은 상기 종동기어의 단부 측에 연결된 종동줄과 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치될 수 있다.
상기 구동부의 단부에 연결된 구동줄과 상기 종동부의 단부에 연결된 종동줄은 서로 같은 방향으로 꼬임 및 풀림이 발생하도록 미리 꼬인 상태로 설치될 수 있다.
상기 구동줄과 종동줄은 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치될 수 있다.
상기 구동보상부는 상기 줄이 풀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 구동보상부는, 상기 줄이 관통하는 제1 지지판; 상기 제1 지지판과 이격되어 설치되고, 상기 줄의 단부가 고정되는 제2 지지판; 및 상기 제1 지지판과 제2 지지판의 사이에 양단부가 지지되고, 상기 줄을 감싸도록 구비되어 상기 줄이 풀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 구동보상부는 상기 줄에 작용하는 하중을 검출하기 위한 센싱부를 포함할 수 있다.
상기 종동부는 적어도 하나 이상이 상기 구동부와 연동되되, 상기 구동부를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
상기 구동부 및 종동부는 벨트가 감아져 서로 연동되는 구동풀리 및 종동풀리일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 줄 꼬임 구동기에 사용되는 줄의 길이를 짧게 하고 반지름을 줄여 줄의 감속비가 커지도록 함으로써 전체적으로 소형화할 수 있다. 기존의 줄 꼬임 구동기는 높은 감속비를 얻기 위해 보편적으로 줄의 길이를 늘이도록 설계한 반면, 본 발명에 의한 줄 꼬임 구동기를 이용하여 줄의 길이뿐만 아니라 반지름도 포함시킬 수 있으므로, 감속비의 선택 폭을 넓힐 수 있으며, 결과적으로 감속비를 소형화 할 수 있고 줄 꼬임 구동기의 적용범위를 확대할 수 있다.
또한, 줄이 고정되는 부분의 탄성부재가 줄의 각 다발의 불균일한 구동을 보상해 줄 수 있고, 외부에서의 충격을 완화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 줄 꼬임 구동기의 메커니즘을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 줄 꼬임 구동기를 보인 도면.
도 3은 줄 꼬임 구동기에 설치된 3개의 줄의 회전방향을 보인 도면.
도 4는 줄 꼬임 구동기의 종동부에 설치된 탄성부재를 보인 도면.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 6은 줄 꼬임 구동기가 2개의 다발로 이루어진 경우를 예시적으로 보인 도면.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 7은 줄 꼬임 구동기가 3개의 다발로 이루어진 경우를 예시적으로 보인 도면.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 8은 줄 꼬임 구동기가 4개의 다발로 이루어진 경우를 예시적으로 보인 도면.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 9는 줄 꼬임 구동기가 5개의 다발로 이루어진 경우를 예시적으로 보인 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 줄 꼬임 구동기의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 줄 꼬임 구동기의 메커니즘을 보인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 줄 꼬임 구동기를 보인 도면이며, 도 3은 줄 꼬임 구동기에 설치된 3개의 줄의 회전방향을 보인 도면이고, 도 4는 줄 꼬임 구동기의 종동부에 설치된 탄성부재를 보인 도면이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 줄 꼬임 구동기는 구동원(10); 상기 구동원(10)으로부터 동력을 전달받는 구동부(20); 상기 구동부(20)와 연동되게 설치되어 동력을 전달받는 종동부(30); 상기 구동부(20) 및 종동부(30)의 단부에 꼬임 또는 풀림이 가능하게 연결되는 줄(40); 상기 줄(40)의 단부에 설치되는 구동보상부(50)를 포함할 수 있다.
구동원(10)은 줄(40)을 꼬아주기 위한 동력을 제공하는 것으로서, DC 모터 등이 사용될 수 있다. 구동원(10)의 일측에는 구동원(10)의 구동에 의해 일방으로 회전되는 출력축(12)이 구비된다.
구동부(20)는 출력축(12)과 연동되어 구동원(10)으로부터의 동력을 전달받는 부분이다. 구동부(20)는 동력을 전달할 수 있는 다양한 장치가 사용될 수 있는데, 이하에서는 기어를 주로 예로 들어 설명하기로 한다. 즉, 구동부(20)로 구동기어가 사용될 수 있고, 구동부(20)와 연동되어 동력을 전달받는 종동부(30)는 구동기어와 맞물리게 결합되는 종동기어가 사용될 수 있다. 이하에서 설명하겠지만, 구동부(20) 및 종동부(30)는 기어가 아닌 풀리 등의 장치가 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에서는 하나의 구동부(20)가 중앙에 배치되고 한 쌍의 종동부(30)가 구동부(20)의 양측에 각각 배치되며 구동부(20) 및 종동부(30)는 구동기어 및 종동기어로 구성된다. 구동부(20) 및 종동부(30)의 배치는 도 1에서 제시하고 있으나 이에 제한되는 것은 아니고 이하에서 도 5 내지 도 8을 참조하여 다양한 배치예에 대하여 설명하기로 한다.
기존의 줄 꼬임 구동기에서는 줄(40)의 감속비를 높이려 할 때 줄(40)의 길이를 늘이거나 반지름을 줄이는 방법을 사용하고 있다. 감속비는 줄(40)의 길이에 비례하고 반지름의 제곱에 반비례하기 때문에 반지름의 영향이 더 크다. 따라서, 상술한 구조를 가진 줄 꼬인 구동기를 사용할 경우 줄(40)의 반지름을 줄여 감속비를 높일 수 있는 장점이 있다.
다시 말해 줄(40)의 반지름이 작아지면 줄(40)의 개수가 줄어들어 허용하중 조건을 만족시키기 어렵지만 본 구동기를 이용하면 다발 형태로 구동되기 때문에 구동기의 허용하중 조건을 만족하여 안전하게 구동할 수 있다. 결과적으로는 줄 꼬임 구동기의 소형화가 가능하여 줄 꼬임 구동기의 적용 범위가 넓어지는 장점이 있다. 즉, 기존의 줄 꼬임 구동기는 로봇의 요구사항에 따른 제약조건에 의해 감속비의 선택폭이 좁았지만, 본 구동기를 사용하면 줄(40)의 길이와 반지름을 원하는 감속비를 얻기 위해 조합함으로써 감속비의 선택폭을 넓힐 수 있다.
이상에서 설명한 다발의 개수(구동부 및 종동부의 개수)는 줄 꼬임 구동기의 허용하중에 따라 늘어날 수도 있고 줄어들 수도 있다.
구동부(20) 및 종동부(30)의 단부에는 각각 구동부재(22) 및 종동부재(32)가 구비된다. 구동부재(22) 및 종동부재(32)는 도 1에 도시된 바와 같이 구동부(20) 및 종동부(30)의 하단에서 소정 길이만큼 연장되게 구비되는 것으로서, 그 단부에는 각각 줄(40)이 연결된다. 줄(40)은 구동부재(22) 및 종동부재(32)의 단부에 형성된 홀을 통해 연결될 수 있다. 상기 구동부재(22) 및 종동부재(32)는 반드시 구비되어야 하는 것은 아니고 줄(40)은 구동부(20) 및 종동부(30)에 직접 연결되도록 구성될 수도 있다.
줄(40)은 구동부재(22)의 단부에 연결된 구동줄(42)과, 종동부재(32)의 단부에 연결된 종동줄(44)을 포함한다. 구동줄(42)과 종동줄(44)은 꼬임 및 풀림을 반복하면서 구동력을 전달하기 위해 미리 꼬아진 상태로 설치가 된다. 이때, 구동줄(42)과 종동줄(44)은 같은 방향으로 동력을 전달하기 위해 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치된다. 도 3을 참조하면, 구동줄(42)은 시계반대방향, 한 쌍의 종동줄(44)은 시계방향으로 회전되기 때문에 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치하는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 구동줄(42)과 종동줄(44)은 구동부(20)와 종동부(30)의 회전에 의해 동력을 전달받아 일방으로 꼬아지거나 풀어지게 되는데, 구동기어 및 종동기어로 구동부(20)와 종동부(30)가 구성되는 경우에 구동부(20)와 종동부(30)의 회전방향이 서로 반대방향이기 때문에 줄(40)의 꼬임 및 풀림이 서로 같은 방향으로 이루어지기 위해서는 구동줄(42)과 종동줄(44)이 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치되어야 하는 것이다. 이와 같이 되면, 구동부(20) 및 종동부(30)의 회전방향에 맞추어 줄(40)을 제작할 수 있기 때문에 줄(40)의 구동특성을 균일하게 보상해줄 수 있다.
이상에서는 구동줄(42)과 종동줄(44)이 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치되는 것으로 설명하였으나, 이는 구동부(20) 및 종동부(30)가 도 1에서와 같이 설치되는 경우를 가정한 것이므로 배치가 달라질 경우에는 구동줄(42)과 종동줄(44)의 꼬임 방향이 달라질 수도 있다. 중요한 것은 구동줄(42) 및 종동줄(44)이 구동부(20) 및 종동부(30)의 동작에 연동하여 같은 방향으로 꼬임 및 풀림이 발생하여야 하는 것이다.
구동줄(42) 및 종동줄(44)의 일단은 구동부재(42) 및 종동부재(44)의 연결되고, 타단은 구동보상부(50)에 연결된다. 구동보상부(50)는 구동줄(42) 및 종동줄(44)의 균일하지 않은 구동을 보상하여 구동기에 작용하는 하중을 균등하게 배분해주는 기능과, 구동기에 가해지는 하중을 측정하여 구동기를 제어하는 기능을 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 구동줄(42) 및 종동줄(44)은 동일한 소재의 줄을 사용하더라도 소재 자체의 특성의 차이, 꼬임의 정도 등에 따라서 서로 꼬임 및 풀림이 약간씩 다르게 발생하게 된다. 이러한 차이는 작은 하중에서는 별로 차이가 없을 수 있지만 하중이 커질수록 구동 특성이 불균일하게 나타나는 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 구동줄(42) 및 종동줄(44)의 단부가 구동보상부(50)와 연결되어 이를 보상하도록 한 것이다.
도 4를 참조하면, 구동보상부(50)는 상기 구동줄(42) 및 종동줄(44)이 관통하는 제1 지지판(52); 상기 제1 지지판(52)과 이격되어 설치되고, 상기 구동줄(42) 및 종동줄(44)의 단부가 고정되는 제2 지지판(54); 및 상기 제1 지지판(52)과 제2 지지판(54)의 사이에 양단부가 지지되고, 상기 구동줄(42) 및 종동줄(44)을 감싸도록 구비되어 상기 구동줄(42) 및 종동줄(44)이 풀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(56)를 포함할 수 있다.
탄성부재(56)는 구동줄(42) 및 종동줄(44)이 꼬여 상방으로 잡아당길 경우 반대방향(풀어지는 방향)으로 탄성력을 제공하게 된다. 즉, 각각의 줄(40) 마다 특성이 다르고 약간의 편차를 가지고 꼬여진 경우 불균일하게 구동이 될 수 있는데, 탄성부재(56)에서는 이를 보상하여 각각의 줄(40)이 균일하게 구동될 수 있도록 한다. 또한, 탄성부재(56)는 적절한 강성계수를 선정하여 설계하면, 외부에서의 충격 등에 대하여 완화해주는 기능도 수행할 수 있다. 탄성부재(56)는 압축스프링 등이 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 구동보상부(50)는 일 예로 제시한 것에 불과하고, 탄성부재(56)가 지지될 수 있는 다른 형태의 장치도 적용이 가능할 것이다.
구동보상부(50)는 상기 제2 지지판(54)의 하부에 구비되는 센싱부(60)를 포함한다. 센싱부(60)는 하부에 형성된 고리(62)에 연결된 줄을 통해 로드모터(70)와 연결된다. 센싱부(60)는 구동기에 작용하는 하중을 검출하는 부분으로서, 센싱부(60)를 통해 하중이 감지되면 이를 통하여 줄(40)의 감속비 또는 구동기의 특성을 알 수 있다. 센싱부(60)는 예를 들어 로드셀 등이 사용될 수 있다.
참고로, 도면부호 72는 줄 꼬임 구동기가 설치되는 가이드레일로서, 구동보상부(50)의 양측이 상하방으로 슬라이딩되도록 가이드하는 역할을 한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
이하에서는 본 발명에 의한 줄 꼬임 구동기가 다양한 배치의 다발로 이루어진 것을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 6을 참조하면, 줄 꼬임 구동기는 2개의 다발(1개의 구동부+1개의 종동부)로 이루어질 경우 구동기어 및 상기 구동기어와 맞물리게 결합된 종동기어로 구성될 수 있다. 또한, 벨트에 의해 연결된 구동풀리 및 종동풀리로 구성될 수도 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 7을 참조하면, 줄 꼬임 구동기는 3개의 다발(1개의 구동부+2개의 종동부)로 이루어질 경우 1개의 구동기어와 상기 구동기어의 양측에 맞물리게 결합된 종동기어로 구성될 수 있다. 이때, 3개의 다발은 한쪽 방향을 따라 배치될 수도 있고, 삼각 형태로 배치될 수도 있다. 또한, 벨트에 의해 연결된 구동풀리 및 종동풀리로 구성될 수도 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 8을 참조하면, 줄 꼬임 구동기는 4개의 다발(1개의 구동부+3개의 종동부)로 이루어질 경우, 구동기어를 중심으로 3개의 종동기어가 방사상으로 동일한 중심각을 가지도록 배치될 수도 있고, 구동기어 및 종동기어가 사각 형태로 배치될 수도 있다.
[규칙 제91조에 의한 정정 28.08.2019]　
도 9를 참조하면, 줄 꼬임 구동기는 5개의 다발(1개의 구동부+4개의 종동부)로 이루어질 경우, 구동기어를 중심으로 4개의 종동기어가 90°의 중심각을 가지도록 배치될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 구동원;
    상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 구동부;
    상기 구동부와 연동되게 설치되어 동력을 전달받는 종동부;
    상기 구동부 및 종동부의 단부에 꼬임 또는 풀림이 가능하게 연결되는 줄; 및
    상기 줄의 단부에 설치되어 각각의 줄의 불균일한 구동을 보상하는 구동보상부를 포함하는 줄 꼬임 구동기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 구동원의 출력축에 연결되어 회전되는 구동기어이고,
    상기 종동부는 상기 구동기어의 양측에 각각 배치되고 상기 구동기어와 맞물리게 결합되는 한 쌍의 종동기어인 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동기어의 단부 측에 연결된 구동줄은 상기 종동기어의 단부 측에 연결된 종동줄과 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부의 단부에 연결된 구동줄과 상기 종동부의 단부에 연결된 종동줄은 서로 같은 방향으로 꼬임 및 풀림이 발생하도록 미리 꼬인 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동줄과 종동줄은 서로 반대방향으로 꼬인 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동보상부는 상기 줄이 풀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동보상부는,
    상기 줄이 관통하는 제1 지지판;
    상기 제1 지지판과 이격되어 설치되고, 상기 줄의 단부가 고정되는 제2 지지판; 및
    상기 제1 지지판과 제2 지지판의 사이에 양단부가 지지되고, 상기 줄을 감싸도록 구비되어 상기 줄이 풀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동보상부는 상기 줄에 작용하는 하중을 검출하기 위한 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 종동부는 적어도 하나 이상이 상기 구동부와 연동되되, 상기 구동부를 중심으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부 및 종동부는 벨트가 감아져 서로 연동되는 구동풀리 및 종동풀리인 것을 특징으로 하는 줄 꼬임 구동기.
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