WO2024029999A1 - 동력 전달 장치 - Google Patents

동력 전달 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024029999A1
WO2024029999A1 PCT/KR2023/011527 KR2023011527W WO2024029999A1 WO 2024029999 A1 WO2024029999 A1 WO 2024029999A1 KR 2023011527 W KR2023011527 W KR 2023011527W WO 2024029999 A1 WO2024029999 A1 WO 2024029999A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
follower
shaft
driver
rotates
rotation
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/011527
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영우
Original Assignee
한국교통대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국교통대학교산학협력단 filed Critical 한국교통대학교산학협력단
Publication of WO2024029999A1 publication Critical patent/WO2024029999A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126—Rotary actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • 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
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • 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
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • 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
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • 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
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/023—Mounting or installation of gears or shafts in the gearboxes, e.g. methods or means for assembly

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device, and more specifically, to a power transmission device that allows selectively setting a section in which power is transmitted and a section in which power is not transmitted.
  • mechanical devices also include energy conversion means or power transmission means.
  • Power transmission means perform predetermined work by converting rotational motion into linear motion and linear motion into rotational motion, as well as converting the form or direction of action using kinetic energy generated from a series of power sources.
  • Robots include various power generating devices and power transmission means.
  • a wearable robot worn on the human body may be equipped with a motor or a device capable of converting power generated from the motor at a position corresponding to the joint.
  • Wearable robots must assist the movement of the human body without applying excessive force to the human body. Therefore, the wearable robot must have sections where power is or is not transmitted appropriately set in accordance with the characteristics of the human body.
  • One object of the present invention is to solve the problems of the prior art in which a complex mechanical device had to be added or the device had to be bulky in order to set a section in which power is not transmitted in a power transmission device.
  • Another object of the present invention is to provide a power transmission device that maintains light weight and has a simple structure, while allowing for easy setting of sections where power is transmitted and sections where power is not transmitted.
  • Another task of the present invention is to solve the problem of the conventional power transmission device in which it is not possible to easily change the section where power is transmitted and the section where power is not transmitted.
  • a power transmission device includes a motor provided with a rotating shaft, a lower cover coupled to the motor and provided with a circular first coupling portion centered on the rotating shaft and a guard that covers and protects at least a portion of the motor;
  • a power shaft unit equipped with a main shaft that is connected to a rotating shaft and rotates by receiving rotational force from the rotating shaft, and a driving body that receives the rotating force of the rotating shaft through the power shaft unit and rotates in the direction in which the rotating shaft rotates and is equipped with a driver protruding on one side.
  • a circular second coupling portion centered on a rotation axis is provided, and a first follower is in contact with the driver when the actuator rotates in the first direction, and a second follower is in contact with the driver when the actuator rotates in the second direction. It includes a follower containing a. Then, when the actuator rotates in the first direction, the driver pushes the first follower so that the follower rotates in the first direction about the rotation axis, and when the actuator rotates in the second direction, the driver pushes the second follower so that the follower rotates in the first direction. rotates in a second direction about the rotation axis.
  • the power shaft unit includes a coupler coupled to the rotation shaft, a reducer that connects the coupler and the main shaft, and adjusts the rotation ratio between the rotation shaft and the main shaft.
  • the power transmission device is a circular structure with an opening formed in the center, and includes a casing coupled to the power shaft unit, a first bearing accommodated in the casing, and a second interposed between the driven body and the driving body. It includes two bearings, and the follower is coupled between the first bearing and the second bearing and is rotatable separately from the lower cover.
  • the power shaft unit includes an extension member that surrounds the circumference of the main shaft and is fixed to the main shaft, the drive body is coupled to the extension member with a bolt, and the drive body is connected to the extension member.
  • the second bearing and follower are separated in turn.
  • the first follower and the second follower each include a plurality of lifting blocks, and the lifting blocks enter the turning radius of the driver when rising, come into contact with the driver, and lower. When outside the turning radius of the driver, the lifting blocks rise selectively.
  • the section in which power is transmitted and the section in which power is not transmitted can be easily set in the power transmission device.
  • a power transmission device with a light and simple structure is provided so that it can be applied to complex robots.
  • Figure 1 is a diagram showing a wearable robot to which a power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view showing a driving body and a driven body in a power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a plan view of a follower in a power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 6 and 7 are state diagrams showing the power transmission process of the driver and follower in the power transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a diagram showing a wearable robot to which a power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the joints of the wearable robot rotate at a predetermined angle, but it is necessary to set a section in which power is not transmitted to protect the wearer's body.
  • the power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention can be utilized.
  • the power transmission device 10 includes a motor 100, a lower cover 200 covering the motor 100, and a first coupling portion 210 formed around the outer circumference of the lower cover 200. , Rotates about the same axis as the first coupling portion 210, but includes a second coupling portion 610 that is rotatable separately from the first coupling portion 210.
  • the power transmission device 10 is installed at the joint portion of the robot and can serve as a joint that rotatably connects two structures to each other.
  • the first coupling portion 210 is coupled to one of the two structures connected to each other, and the second coupling portion 610 is coupled to the other structure.
  • the two structures can rotate at a predetermined angle around the power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the power transmission device 10 includes a motor 100, a lower cover 200, a power shaft unit 300, a casing 400, and a drive. It includes a body 500, a follower 600, a first bearing 700, and a second bearing 800.
  • the motor 100 converts electrical energy into rotational force.
  • a rotation shaft 110 is provided on one side of the motor 100, and the motor 100 rotates the rotation shaft 110.
  • the motor 100 may be implemented through various power sources that generate rotational force by converting various energies as well as electrical energy.
  • the lower cover 200 is combined with the motor 100.
  • the lower cover 200 includes a guard 202 that covers and protects at least a portion of the motor 100.
  • a circular first coupling portion 210 centered on the rotation axis 110 of the motor 100 is formed on the outer circumference of the guard 202.
  • the first coupling portion 210 may be formed of a ring-shaped structure that surrounds the rotation axis 110 and is spaced apart from the rotation axis 110 by a predetermined distance.
  • a plurality of first coupling holes 212 are formed in the first coupling portion 210. As described above, one of the two link structures may be coupled to the first coupling portion 210.
  • a motor coupling portion 220 and a motor coupling hole 222 to which the motor 100 is fixed are provided inside the first coupling portion 210.
  • the motor 100 is fixed to the motor coupling portion 220 through the motor coupling hole 222.
  • the first coupling portion 210 is also fixed to the motor 100, and the rotation shaft 110 rotates relative to the motor 100 and the first coupling portion 210.
  • the power shaft unit 300 is coupled to the rotation shaft 110.
  • the power shaft unit 300 includes a main shaft 310, an extension member 312, a reducer 320, and a coupler 330.
  • the main shaft 310 is located on the same axis as the rotation shaft 110, and rotates in the same direction as the rotation shaft 110 as the rotation shaft 110 rotates.
  • a reducer 320 may be installed between the main shaft 310 and the rotation shaft 110.
  • the reducer 320 adjusts the rotation ratio between the rotation shaft 110 and the main shaft 310. That is, the reducer 320 can appropriately adjust the torque of the main shaft 310 to an arbitrary value even if the rotation shaft 110 rotates at a constant torque.
  • the coupler 330 is coupled to the rotation shaft 110 and rotates together with the rotation shaft 110, and connects the reducer 320 and the rotation shaft 110.
  • an extension member 312 may be further provided around the outer circumference of the main shaft 310.
  • the extension member 312 is coupled to the main shaft 310 and rotates together with the main shaft 310.
  • the extension member 312 is coupled to the driving body 500, which will be described later.
  • the driving body 500 rotates together with the main shaft 310 and the extension member 312.
  • the driving body 500 includes a shaft coupling portion 510 and a driver 520.
  • the shaft coupling portion 510 may be formed as a concave groove at the center of the driving body 500, and a bolt coupling hole may be formed in the shaft coupling portion 510, and the shaft coupling portion 510 may be extended through a bolt. It is coupled to (312) and/or the main shaft (310).
  • a driver 520 protruding downward is formed on the bottom of the driver 500.
  • the driver 520 rotates along with the rotation of the driver 500.
  • the casing 400 which has a 'L' shaped cross section and is formed in a circular shape, is coupled to the outermost part of the reducer 320.
  • the casing 400 may be provided to rotate together with the rotation of the main shaft 310, and the casing 400 may be provided so as not to be affected by the rotational movements of the rotation shaft 110 and the main shaft 310. .
  • a first bearing 700 is accommodated in the casing 400, and a follower 600 is disposed on the top of the first bearing 700.
  • a second bearing 800 is provided on the upper part of the driven body 600, and the driving body 500 is located on the upper part of the second bearing 800.
  • a casing 400 and a follower 600 are interposed between the power shaft unit 300 and the driving body 500, and the casing 400 is responsible for the rotational movement of the rotation shaft 110 and the main shaft 310. It can be separately coupled to the reducer 320 to avoid interference.
  • first bearing 700 is interposed between the casing 400 and the driven body 600
  • second bearing 800 is interposed between the driven body 600 and the driving body 500.
  • the follower 600 is not affected by the rotation of the rotation shaft 110 and the main shaft 310, and is in a state where it can rotate on its own independently of the driving of the motor 100.
  • the first bearing 700 and the second bearing 800 will be implemented as a thrust bearing that supports the axial load by limiting the axial movement of the two combinations, respectively, to withstand the weight, and to assist in smooth rotation of the shaft. You can. This is an example, and the first bearing 700 and the second bearing 800 may be implemented in an appropriate form according to the embodiment to which the present invention is applied.
  • the follower 600 is fixed while being pressed in the direction of the motor 100 by the driving body 500.
  • the first bearing 700 and the second bearing 800 support the axial force with which the driving body 500 presses the driven body 600 and allow the driven body 600 to rotate around the rotation axis 110. make it possible
  • the second bearing 800 When the driving body 500 is separated from the extension member 312 and/or the main shaft 310, the second bearing 800 is placed in a separable state, and when the second bearing 800 is separated, the driven body 600 ) is placed in a separable state.
  • the bells are manufactured with different distances between the first follower 620 and the second follower 630.
  • the fuselage 600 can be selectively combined.
  • the gap between the first follower 620 and the second follower 630 determines the range in which power is not transmitted from the driver 520, and the first follower 620 is the range in which power is not transmitted. and the second follower 630 can be adjusted by replacing the follower 600.
  • Figure 4 is a perspective view showing the driver 500 and the follower 600 in the power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a power transmission device according to an embodiment of the present invention ( This is a top view of the follower 600 in 10).
  • the follower 600 includes an annular base 602, a second coupling portion 610, a first follower 620, and a second follower 630.
  • the annular base 602 is made of an annular shape with an open center, and the annular base 602 is provided with a first follower 620 and a second follower 630 that protrude upward based on the drawing.
  • the first follower 620 and the second follower 630 are located within the rotation radius of the driver 520 that rotates together with the rotation of the driver 500.
  • the driver 520 is located between the first follower 620 and the second follower 630, and when the driver 500 rotates, the driver 520 rotates together and the first follower 620 or It comes into contact with the second follower 630 and is pushed in one direction.
  • a second coupling portion 610 is formed around the outer circumference of the annular base 602.
  • the second coupling portion 610 is disposed at a predetermined distance from the first coupling portion 210 and rotates around the same axis as the first coupling portion 210.
  • a plurality of second coupling holes 612 may be formed along the circumference of the second coupling portion 610, and one of the link structures may be coupled to the second coupling portion 610 as described above.
  • the gap between the first follower 620 and the second follower 630 may be changed by replacing the follower 600, and the gap can be changed without replacing the follower 600 through a plurality of lifting blocks as shown below. This may be adjusted.
  • the first follower 620 and/or the second follower 630 may each include a plurality of lifting blocks.
  • the first follower 620 includes the 1-1st lifting block 622, the 1-2nd lifting block 624, and the 1-3rd lifting block 626. And it may include 1st-4th lifting blocks 628.
  • the 1-1st lifting block 622, the 1-2nd lifting block 624, the 1-3rd lifting block 626, and the 1-4th lifting block 628 are operated by the driver. They are arranged side by side along the turning radius, and each can be selectively raised or lowered.
  • the 1-1st lifting block 622, the 1-2nd lifting block 624, the 1-3rd lifting block 626, and the 1-4th lifting block 628 may optionally have one rise upward and protrude.
  • the lifting block that rises and protrudes is located within the rotation radius of the driver 520, so that when the driver 520 rotates together with the driver 500, it meets and touches the driver 520.
  • the 1-1st lifting block 622, the 1-2nd lifting block 624, the 1-3rd lifting block 626, and the 1-4th lifting block 628 are operated with the follower 600 separated.
  • One may be manually selected and fixed to protrude, or the selected lifting block may be provided to automatically rise or fall by receiving an electric signal.
  • the second follower 630 includes the 2-1st lifting block 632, the 2-2nd lifting block 634, the 2-3rd lifting block 636, and the 2- It may include four lifting blocks 638, and one of these lifting blocks can be selectively raised and placed within the rotation radius of the driver 520.
  • Figures 6 and 7 are state diagrams showing the power transmission process of the driver 520 and the follower in the power transmission device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the power transmission device 10 is operated through the driving force by which the motor 100 rotates the rotation shaft 110.
  • the rotational force is transmitted to the main shaft 310 through the coupler 330 and the reducer 320.
  • the main shaft 310 is coupled to the driving body 500 through the extension member 312, so as the main shaft 310 rotates, the driving body 500 rotates together.
  • the driving body 500 is provided with a driver 520 in a protruding state, and the first follower 620 and the second follower 630 of the following body 600 are located within a radius around which the driver 520 rotates. are placed at predetermined intervals.
  • the actuator 500 rotates in the first direction
  • the actuator 520 moves in the direction of the first follower 620, and when it comes into contact with the first follower 620, the first follower 620 By pushing in the first direction, the follower 600 rotates in the first direction.
  • the actuator 500 rotates in the second direction
  • the actuator 520 moves in the direction of the second follower 630, and when it contacts the second follower 630, the second follower 630 ) is pushed in the second direction so that the follower 600 rotates in the second direction.
  • the power transmission device 10 is provided by replacing the follower 600 or by selectively protruding (rising) one of the elevating blocks.
  • the gap between 620 and the second follower 630 can be adjusted, thereby allowing the section in which power is not transmitted to be arbitrarily set.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치는 모터, 모터에 결합되는 제1결합부와 모터를 덮어 보호하는 가더가 구비되는 하부커버, 회전축과 연결된 메인축을 포함하는 동력축유닛, 회전축이 회전하는 방향으로 회전하며 구동자가 외측에 형성되는 구동체, 회전축을 중심으로 하는 원형의 제2결합부가 구비되고, 구동체가 제1방향으로 회전할 때 구동자와 접하는 제1종동자, 구동체가 제2방향으로 회전할 때 구동자와 접하는 제2종동자를 포함하는 종동체를 포함한다. 그리고, 구동체가 제1방향으로 회전하면 종동체가 제1방향으로 회전하고, 구동체가 제2방향으로 회전하면 종동체가 상기 회전축을 중심으로 제2방향으로 회전한다.

Description

동력 전달 장치
본 발명은 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동력이 전달되는 구간과 전달되지 않는 구간을 선택적으로 설정할 수 있도록 한 동력 전달 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기계장치는 에너지 변환 수단이나 동력 전달 수단을 포함하기도 한다.
동력 전달 수단은 회전운동을 직선운동으로, 직선운동을 회전운동으로 변환하는 것을 비롯하여 일련의 동력원으로부터 발생한 운동에너지를 이용해 그 작용하는 형태나 방향을 변환함으로써 미리 정해진 일을 수행하게 한다.
로봇은 다양한 동력 발생 장치와 동력 전달 수단을 포함한다.
특히, 인체에 착용하는 웨어러블 로봇에는 관절과 대응되는 위치에 모터나 모터로부터 발생한 동력을 변환할 수 있는 장치가 설치될 수 있다.
웨어러블 로봇은 인체에 무리한 힘을 가하지 않으면서도 인체의 움직임을 조력해야 한다. 따라서, 웨어러블 로봇은 인체의 특성에 맞추어 동력이 전달되거나 전달되지 않는 구간이 적절하게 설정되어야 한다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0030889호(이하, '관련기술 1'이라 함.)는 '로봇용 액추에이터 및 이를 포함하는 인간형 로봇'을 개시한다.
관련기술 1에 개시된 바와 같이, 로봇 분야에서는 여러 형태의 액추에이터가 사용되고, 액추에이터들은 로봇이 보다 자연스럽게 움직일 수 있도록 작동한다.
하지만, 관련기술 1에 개시된 액추에이터를 비롯하여 종래의 액추에이터들은 그 동력원과 동력원에 연결된 중동부재 사이에서 동력이 단락되는 구간을 설정하기 어려웠다.
종래의 액추에이터를 웨어러블 로봇에 적용할 경우, 인체의 움직임을 과도하게 제한하거나 착용자의 움직임에 따라, 액추에이터가 기민하게 반응하기 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 동력원과 종동구간 사이에 사용자가 미리 정해놓은 구간에서만 동력전달이 수행되도록 하고 이러한 구간들을 쉽게 변경할 수 있도록 하기 위한 기술의 제안이 필요하였다.
본 발명의 일 과제는, 동력 전달 장치에서 동력이 전달되지 않는 구간을 설정하기 위해선 복잡한 기계장치를 추가하거나, 장치가 큰 부피를 지닐 수 밖에 없었던 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 가벼운 무게를 유지하고 복잡하지 않은 구조를 지니면서도 동력이 전달되는 구간과 전달되지 않는 구간을 손쉽게 설정할 수 있는 동력 전달 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 동력이 전달되는 구간과 동력이 전달되지 않는 구간을 쉽게 변경할 수 없었던 종래 동력 전달 장치의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 내용들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제나 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치는 회전축이 구비된 모터, 모터에 결합되고, 회전축을 중심으로 하는 원형의 제1결합부와 모터의 적어도 일부를 덮어 보호하는 가더가 구비되는 하부커버, 회전축과 연결되어 회전축으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 메인축이 구비되는 동력축유닛, 동력축유닛을 통해 회전축의 회전력을 전달받아 회전축이 회전하는 방향으로 회전하며 일면에 돌출된 구동자가 구비되는 구동체, 회전축을 중심으로 하는 원형의 제2결합부가 구비되고, 구동체가 제1방향으로 회전할 때 구동자와 접하는 제1종동자, 구동체가 제2방향으로 회전할 때 구동자와 접하는 제2종동자를 포함하는 종동체를 포함한다. 그리고, 구동체가 제1방향으로 회전하면 구동자가 제1종동자를 밀어 종동체가 회전축을 중심으로 제1방향으로 회전하고, 구동체가 제2방향으로 회전하면 구동자가 제2종동자를 밀어 종동체가 상기 회전축을 중심으로 제2방향으로 회전한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치에서 동력축유닛은 회전축에 결합되는 커플러, 커플러와 메인축을 연결하고, 회전축과 메인축 사이의 회전비를 조절하는 감속기를 포함한다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치는, 중심에 개구가 형성된 원형의 구조물로 동력축유닛과 결합되는 케이싱, 케이싱에 수용되는 제1베어링, 종동체와 구동체 사이에 개재되는 제2베어링을 포함하고, 종동체는 제1베어링 및 제2베어링 사이에 결합되어 하부커버와 별도로 회전 가능하게 구비된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치에서 동력축유닛은 메인축의 둘레를 감싸서 메인축에 고정되는 연장부재를 포함하고, 구동체는 연장부재와 볼트로 결합되며, 구동체가 연장부재로부터 분리되면 제2베어링 및 종동체가 차례로 분리된다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치에서 제1종동자 및 제2종동자는 각각 다수 개의 승강블록을 포함하고, 승강블록은 상승 시 구동자의 회전 반경에 진입하여 구동자와 접하고 하강 시 구동자의 회전 반경을 벗어나며, 승강블록들은 선택적으로 상승한다.
본 발명에 의하면, 동력 전달 장치에서 동력이 전달되는 구간과 동력이 전달되지 않는 구간을 쉽게 설정할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 동력 전달 장치에서 동력 전달 범위를 변경하는 것이 용이하다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 복잡한 로봇에도 적용할 수 있도록 가볍고 단순한 구조를 지닌 동력 전달 장치를 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치가 적용된 웨어러블 로봇을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치에서 구동체 및 종동체를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치에서 종동체의 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치에서 구동자 및 종동자의 동력 전달 과정을 도시한 상태도이다.
이하, 본 발명을 적절한 실시예와 함께 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 첨부도면을 참조하면서 보다 상세하게 서술한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)가 적용된 웨어러블 로봇을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨어러블 로봇의 관절은 소정의 각도로 회전하되 착용자의 신체를 보호하기 위해 동력이 전달되지 않는 구간을 설정할 필요가 있다.
이러한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)가 활용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)는 모터(100)와 모터(100)를 덮는 하부커버(200), 하부커버(200)의 외측둘레에 형성되는 제1결합부(210), 제1결합부(210)와 동일한 축을 중심으로 회전하되 제1결합부(210)와는 별도로 회전 가능하게 구비되는 제2결합부(610)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)는 로봇의 관절 부위에 설치되고, 두 개의 구조물을 서로를 상대로 회전 가능하게 연결하는 관절의 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 서로 연결되는 두 구조물 중 하나의 구조물에 제1결합부(210)가 결합되고, 다른 구조물에는 제2결합부(610)가 결합된다. 이로써, 두 개의 구조물은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)를 중심으로 하여 소정의 각도로 회전이 가능하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)의 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)는 모터(100), 하부커버(200), 동력축유닛(300), 케이싱(400), 구동체(500), 종동체(600), 제1베어링(700) 및 제2베어링(800)을 포함한다.
모터(100)는 전기에너지를 회전력으로 변환한다. 모터(100)의 일측에는 회전축(110)이 구비되고, 모터(100)는 회전축(110)을 회전시킨다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 모터(100)는 전기에너지뿐만 아니라 다양한 에너지를 변환하여 회전력을 발생시키는 다양한 동력원을 통해 구현될 수 있다.
하부커버(200)는 모터(100)와 결합된다. 하부커버(200)는 모터(100)의 적어도 일부를 덮어 보호하는 가더(202)를 포함한다. 가더(202)의 외측둘레에는 모터(100)의 회전축(110)을 중심으로 하는 원형의 제1결합부(210)가 형성된다. 제1결합부(210)는 회전축(110)을 중심으로 회전축(110)과는 소정의 거리만큼 이격되어 둘러싼 형태의 환형 구조물로 이루어질 수 있다.
제1결합부(210)에는 다수 개의 제1결합공(212)이 형성된다. 제1결합부(210)에는 전술한 바와 같이 두 개의 링크 구조물 중 한 쪽이 결합될 수 있다.
또한, 제1결합부(210)의 내측에는 모터(100)가 고정되는 모터결합부(220) 및 모터결합공(222)이 구비된다. 모터(100)는 모터결합부(220)에 모터결합공(222)을 통해 고정된다. 이에따라, 제1결합부(210)도 모터(100)에 고정되며, 회전축(110)은 모터(100) 및 제1결합부(210)를 상대로 회전한다.
동력축유닛(300)은 회전축(110)에 결합된다. 동력축유닛(300)은 메인축(310), 연장부재(312), 감속기(320) 및 커플러(330)를 포함한다.
메인축(310)은 회전축(110)과 동축상에 위치하고, 회전축(110)이 회전함에 따라 회전축(110)과 같은 방향으로 회전한다. 이때 메인축(310)과 회전축(110) 사이에는 감속기(320)가 설치될 수 있다.
감속기(320)는 회전축(110)과 메인축(310) 사이의 회전비를 조절한다. 즉, 감속기(320)는 회전축(110)이 일정한 토크로 회전하더라도 메인축(310)의 토크를 임의의 값으로 적절하게 조절할 수 있다.
커플러(330)는 회전축(110)에 결합되어 회전축(110)과 함께 회전하며, 감속기(320)와 회전축(110)을 연결한다.
그리고, 메인축(310)의 외측둘레에는 연장부재(312)가 더 구비될 수 있다.
연장부재(312)는 메인축(310)에 결합되어 메인축(310)과 함께 회전한다. 연장부재(312)는 후술할 구동체(500)와 결합된다.
구동체(500)는 메인축(310) 및 연장부재(312)와 함께 회전하게 된다. 구동체(500)는 축결합부(510) 및 구동자(520)를 포함한다.
축결합부(510)는 구동체(500)의 중심에 오목한 홈으로 형성될 수 있고, 축결합부(510)에는 볼트결합공이 형성될 수 있으며, 축결합부(510)는 볼트를 통해 연장부재(312) 및/또는 메인축(310)과 결합된다.
도 2에 도시된 바를 기준으로 구동체(500)의 저면에는 아래쪽으로 돌출된 구동자(520)가 형성된다.
구동자(520)는 구동체(500)의 회전에 따라 함께 회전한다.
감속기(320)의 최외곽에는 'ㄴ'자 형상의 단면을 지니며, 원형으로 형성되는 케이싱(400)이 결합된다. 케이싱(400)은 메인축(310)이 회전함에 따라 함께 회전하도록 구비될 수도 있으며, 케이싱(400)은 회전축(110) 및 메인축(310)의 회전운동에 영향을 받지 않도록 구비될 수 도 있다.
케이싱(400)에는 제1베어링(700)이 수용되고, 제1베어링(700)의 상부에는 종동체(600)가 배치된다. 그리고, 종동체(600)의 상부에는 제2베어링(800)이 구비되며, 제2베어링(800)의 상부에 구동체(500)가 위치한다.
구체적으로, 동력축유닛(300) 및 구동체(500) 사이에 케이싱(400) 및 종동체(600)가 개재되는데, 케이싱(400)은 회전축(110) 및 메인축(310)의 회전운동에 간섭 받지 않도록 별도로 감속기(320)에 결합될 수 있다.
그리고, 케이싱(400)과 종동체(600) 사이에 제1베어링(700)이, 종동체(600)와 구동체(500) 사이에 제2베어링(800)이 개재된다.
이로써, 종동체(600)는 회전축(110), 메인축(310)의 회전에 영향을 받지 않으며, 모터(100)의 구동과 별개로 스스로 회전 가능한 상태에 놓인다.
제1베어링(700) 및 제2베어링(800)은 각각 양측 결합물의 축 방향 동작을 제한하여 축부하를 지지해 중량을 버티되, 축의 회전을 원활하도록 조력하는 스러스트 베어링(thrust bearing)으로 구현될 수 있다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 제1베어링(700) 및 제2베어링(800)은 적절한 형태로 구현될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 종동체(600)는 구동체(500)에 의해 모터(100) 방향으로 가압된 상태로 고정된다. 이때 제1베어링(700) 및 제2베어링(800)이 구동체(500)가 종동체(600)를 가압하는 축 방향 힘을 지탱하면서 종동체(600)가 회전축(110)을 중심으로 회전할 수 있도록 한다.
구동체(500)가 연장부재(312) 및/또는 메인축(310)과 분리되면 제2베어링(800)이 분리 가능한 상태에 놓이고, 제2베어링(800)을 분리하면, 종동체(600)가 분리 가능한 상태에 놓인다.
따라서, 구동체(500) 및 제2베어링(800)을 분리한 후 종동체(600)를 교체함으로써 제1종동자(620)와 제2종동자(630) 사이의 거리가 각기 다르게 제작된 종동체(600)들을 선택적으로 결합할 수 있다. 제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이의 간격은 구동자(520)로부터 동력이 전달되지 않는 범위를 결정하게 되고, 동력이 전달되지 않는 범위인 제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이의 간격은 종동체(600)를 교체함으로 조절할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)에서 구동체(500) 및 종동체(600)를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)에서 종동체(600)의 평면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 종동체(600)는 환형베이스(602), 제2결합부(610), 제1종동자(620) 및 제2종동자(630)를 포함한다.
환형베이스(602)는 그 중심이 개방된 환형으로 이루어지고, 환형베이스(602)에는 도면을 기준으로 상부로 돌출된 제1종동자(620) 및 제2종동자(630)가 구비된다.
제1종동자(620) 및 제2종동자(630)는 구동체(500)의 회전에 따라 함께 회전하는 구동자(520)의 회전 반경 안에 위치한다. 제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이에 구동자(520)가 위치하고, 구동체(500)가 회전하면 구동자(520)가 함께 회전하며 제1종동자(620) 또는 제2종동자(630)와 접해 일 방향으로 밀게 된다.
환형베이스(602)의 외측둘레에는 제2결합부(610)가 형성된다. 제2결합부(610)는 제1결합부(210)와 소정의 간격을 두고 배치되며, 제1결합부(210)와 동일한 축을 중심으로 회전한다.
제2결합부(610)에는 제2결합공(612)이 그 둘레를 따라 여러 개 형성될 수 있으며, 제2결합부(610)에는 전술한 바와 같이 링크 구조물 중 하나가 결합될 수 있다.
제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이의 간격은 종동체(600)를 교체함으로써 변경될 수도 있고, 아래와 같이 다수 개의 승강블록들을 통해 종동체(600)의 교체 없이도 그 간격이 조절될 수도 있다.
제1종동자(620) 및/또는 제2종동자(630)는 각각 다수 개의 승강블록을 포함할 수 있다.
제1종동자(620)를 예로서 설명하면, 제1종동자(620)는 제1-1승강블록(622), 제1-2승강블록(624), 제1-3승강블록(626) 및 제1-4승강블록(628)을 포함할 수 있다.
제1종동자(620)에서 제1-1승강블록(622), 제1-2승강블록(624), 제1-3승강블록(626) 및 제1-4승강블록(628)은 구동자의 회전반경을 따라 나란하게 배치되며, 각각이 선택적으로 상승 또는 하강이 가능하게 구비된다.
제1-1승강블록(622), 제1-2승강블록(624), 제1-3승강블록(626) 및 제1-4승강블록(628)은 선택적으로 하나가 상부로 상승하여 돌출될 수 있으며, 상승하여 돌출된 승강블록이 구동자(520)의 회전반경 내에 위치함으로써 구동자(520)가 구동체(500)와 함께 회전할때, 구동자(520)와 만나 접한다.
제1-1승강블록(622), 제1-2승강블록(624), 제1-3승강블록(626) 및 제1-4승강블록(628)은 종동체(600)가 분리된 상태에서 수동으로 하나가 선택되어 돌출되도록 고정될 수도 있고, 또는, 선택된 승강블록이 전기신호를 받아 자동으로 상승하거나 하강하도록 구비될 수도 있다.
제2종동자(630)는 제1종동자(620)와 같이 제2-1승강블록(632), 제2-2승강블록(634), 제2-3승강블록(636) 및 제2-4승강블록(638)을 포함할 수 있고, 이 중 하나의 승강블록이 선택적으로 상승하여 구동자(520)의 회전반경 내에 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)에서 구동자(520) 및 종동자의 동력 전달 과정을 도시한 상태도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)는 모터(100)가 회전축(110)을 회전시키는 구동력을 통해 작동된다. 모터(100)가 회전축(110)을 회전시키면, 커플러(330) 및 감속기(320)를 거쳐 회전력이 메인축(310)으로 전달된다. 메인축(310)은 연장부재(312)를 통해 구동체(500)와 결합되어 있으므로 메인축(310)이 회전함에 따라 구동체(500)가 함께 회전한다.
구동체(500)에는 구동자(520)가 돌출된 상태로 구비되고, 구동자(520)가 회전하는 반경 내에 종동체(600)의 제1종동자(620) 및 제2종동자(630)가 소정의 간격을 두고 배치된다.
구동체(500)가 제1방향으로 회전하면, 구동자(520)가 제1종동자(620) 방향으로 이동하게 되고, 제1종동자(620)와 접하면 제1종동자(620)를 제1방향으로 밀어 종동체(600)가 제1방향으로 회전한다.
반대로, 구동체(500)가 제2방향으로 회전하면, 구동자(520)가 제2종동자(630) 방향으로 이동하게 되고, 제2종동자(630)와 접하면 제2종동자(630)를 제2방향으로 밀어 종동체(600)가 제2방향으로 회전한다.
도시된 바와 같이, 제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이의 구간에선 전달자를 통한 동력의 전달이 이루어지지 않는다. 따라서, 제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이에는 동력이 전달되지 않는 영역이 형성된다.
전술하였던 바와 같이, 종동체(600)를 교체하는 방법 또는 승강블록들 중 하나가 선택적으로 돌출(상승)되는 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 전달 장치(10)는 제1종동자(620) 및 제2종동자(630) 사이의 간격을 조절할 수 있고, 이로써 동력이 전달되지 않는 구간을 임의로 설정할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예들이 도면과 함께 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로서 전술한 실시예들과 도면으로 본 발명이 한정되진 않는다. 통상의 지식을 가진 자라면 개시되는 내용의 기술사상 범위 내에서 본 발명을 변형할 수 있음이 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 일 실시예를 설명하면서 구성에 따른 작용이나 효과를 명시적으로 기재하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과들까지 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (5)

  1. 회전축이 구비된 모터;
    상기 회전축의 외측둘레를 감싸도록 형성되는 환형의 제1결합부와 상기 모터의 적어도 일부를 덮어 보호하는 가더를 포함하고 상기 모터에 결합되는 하부커버;
    상기 회전축과 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 메인축이 구비되는 동력축유닛;
    상기 회전축의 회전력을 상기 메인축을 통하여 전달받아 상기 회전축이 회전하는 방향으로 회전하는 원판 형상의 부재로서 일면에 적어도 하나의 구동자가 돌출되는 구동체; 및
    상기 회전축을 중심점으로 하는 환형의 제2결합부, 상기 제2결합부 내주연에 형성되며 내측으로 각각 돌출되는 제1종동자 및 제2종동자를 포함하는 종동체;를 포함하고,
    상기 종동체는,
    상기 구동체가 제1방향으로 회전하면 상기 구동자가 상기 제1종동자를 밀어 상기 회전축을 중심축으로하여 제1방향으로 회전하고,
    상기 구동체가 제2방향으로 회전하면 상기 구동자가 상기 제2종동자를 밀어 상기 회전축을 중심축으로하여 제2방향으로 회전하는,
    동력 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력축유닛은,
    상기 회전축에 결합되는 커플러; 및
    상기 커플러와 상기 메인축을 연결하고, 상기 회전축과 상기 메인축 사이의 회전비를 조절하는 감속기;를 포함하는,
    동력 전달 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    중심에 개구가 형성된 원형의 구조물로 상기 동력축유닛과 결합되는 케이싱;
    상기 케이싱에 수용되는 제1베어링; 및
    상기 종동체와 상기 구동체 사이에 개재되는 제2베어링;을 포함하고,
    상기 종동체는 상기 제1베어링 및 상기 제2베어링 사이에 결합되어 상기 하부커버와 별도로 회전 가능하게 구비되는,
    동력 전달 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동력축유닛은,
    상기 메인축의 둘레를 감싸서 상기 메인축에 고정되는 연장부재;를 포함하고,
    상기 구동체는 상기 연장부재와 볼트로 결합되며, 상기 구동체가 상기 연장부재로부터 분리되면 상기 제2베어링 및 상기 종동체가 차례로 분리되는,
    동력 전달 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1종동자 및 상기 제2종동자는 각각 다수 개의 승강블록을 포함하고,
    상기 승강블록은 상승 시 상기 구동자의 회전 반경에 진입하여 상기 구동자와 접하고 하강 시 상기 구동자의 회전 반경을 벗어나며,
    상기 승강블록들은 선택적으로 상승하는,
    동력 전달 장치.
PCT/KR2023/011527 2022-08-05 2023-08-04 동력 전달 장치 WO2024029999A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220097854A KR102708211B1 (ko) 2022-08-05 2022-08-05 동력 전달 장치
KR10-2022-0097854 2022-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024029999A1 true WO2024029999A1 (ko) 2024-02-08

Family

ID=89849675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/011527 WO2024029999A1 (ko) 2022-08-05 2023-08-04 동력 전달 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102708211B1 (ko)
WO (1) WO2024029999A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61144991U (ko) * 1985-02-26 1986-09-06
WO2011129013A1 (ja) * 2010-04-16 2011-10-20 トヨタ自動車株式会社 回転制限装置、ロボット関節および歩行補助装具
KR20160132254A (ko) * 2015-05-08 2016-11-17 주식회사 포스코 관절장치 및 이를 포함하는 착용형 로봇
JP2017158645A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 トヨタ自動車株式会社 動作補助装置
CN113070866A (zh) * 2021-03-25 2021-07-06 苏州大学 柔性关节驱动的髋部外骨骼助行机器人

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61144991U (ko) * 1985-02-26 1986-09-06
WO2011129013A1 (ja) * 2010-04-16 2011-10-20 トヨタ自動車株式会社 回転制限装置、ロボット関節および歩行補助装具
KR20160132254A (ko) * 2015-05-08 2016-11-17 주식회사 포스코 관절장치 및 이를 포함하는 착용형 로봇
JP2017158645A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 トヨタ自動車株式会社 動作補助装置
CN113070866A (zh) * 2021-03-25 2021-07-06 苏州大学 柔性关节驱动的髋部外骨骼助行机器人

Also Published As

Publication number Publication date
KR102708211B1 (ko) 2024-09-19
KR20240019979A (ko) 2024-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016111436A1 (ko) 가변 강성 로봇 관절 시스템
US4511305A (en) Manipulator
WO2015129937A1 (ko) 소형 리니어 서보 액츄에이터
WO2016117874A1 (ko) 와이어를 이용한 로봇 관절 장치 및 와이어를 이용한 모듈형 로봇 관절 시스템
WO2017164610A2 (ko) 능동형 클러치 기구 및 이를 구비하는 도약 로봇
WO2014092304A1 (en) Driving apparatus
WO2022099898A1 (zh) 桌面机械臂驱动结构、桌面机械臂及机器人
ATE108121T1 (de) Multiblock-robot.
WO2024029999A1 (ko) 동력 전달 장치
WO2018034378A2 (ko) 토치각도 조절구 및 이를 갖는 절단장치
WO2020122557A2 (ko) 손가락 기구 및 이를 포함하는 로봇 핸드
WO2014069709A1 (ko) 탄성체와 핀이 결합된 치차를 구비한 플렉스플라인 및 이를 구비한 하모닉 드라이브
WO2018169161A1 (ko) 줄 꼬임 기반의 듀얼 모드 트랜스미션 메커니즘
WO2018004039A1 (ko) 2축 구동 가능한 안테나가 장착되는 페데스탈 장치
WO2021029593A1 (ko) 전기자동차 충전 케이블 승강장치
WO2021015431A1 (ko) 로봇의 관절 구동제어모듈
WO2019074294A1 (ko) 로봇 관절 장치
WO2021040300A1 (ko) 가변 편심 장치
WO2017007113A1 (ko) 액추에이터 모듈의 아이들러 혼 착탈 장치
WO2017057946A1 (ko) 감속기
WO2021015430A1 (ko) 로봇의 관절 구동모듈
WO2010071808A1 (en) Manipulator system
US4421445A (en) Operating arm for a manipulator with length adjustment by telescoping means
WO2023214837A1 (ko) 로봇용 관절 장치
JP2561743B2 (ja) 活線作業用マニピュレータシステム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23850499

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1