KR101758702B1 - Articulation apparatus for robot - Google Patents

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KR101758702B1
KR101758702B1 KR1020110049108A KR20110049108A KR101758702B1 KR 101758702 B1 KR101758702 B1 KR 101758702B1 KR 1020110049108 A KR1020110049108 A KR 1020110049108A KR 20110049108 A KR20110049108 A KR 20110049108A KR 101758702 B1 KR101758702 B1 KR 101758702B1
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Abstract

본 발명은 회전 구동을 위한 관절의 구동 시 관절부에 연결된 골격부의 회전 운동에 소모되는 힘을 감소시키면서도 회전속도와 회전 가동 범위를 확장시킬 수 있도록 하는 로봇용 관절장치에 관한 것으로서,
상기 로봇용 관절장치는, 제1힌지부를 구비한 제1골격부;와, 제2힌지부를 구비한 제2골격부;와, 제1골격부와 제2골격부를 회동가능하게 연결하는 관절부;와, 제3힌지부를 구비하여 제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나에 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 슬라이더부;와, 제1힌지부에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단은 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되는 제1신축구동부;와, 제2힌지부에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단은 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되는 제2신축구동부;를 포함하여 구성되어,
상기 슬라이더부가 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 회전을 위한 구동력의 지지점에 작용하는 힘이 최소가 되도록 위치 가변되는 것을 특징으로 한다The present invention relates to a joint apparatus for a robot, which is capable of expanding a rotational speed and a rotational movement range while reducing a force consumed in a rotational movement of a skeleton connected to a joint part when the joint is driven for rotational driving,
The joint apparatus for a robot includes a first skeleton portion having a first hinge portion, a second skeleton portion having a second hinge portion, a joint portion rotatably connecting the first skeleton portion and the second skeleton portion, A slider part having a third hinge part and slidably coupled to one of the first skeleton part and the second skeleton part, and a slider part having one end rotatably coupled to the first hinge part and the other end hinged to the third hinge part And a second elongating and contracting driving unit rotatably coupled to the second hinge unit and rotatably coupled to the third hinge unit at one end thereof,
The slider portion is displaced such that a force acting on a supporting point of a driving force for bending or unfolding rotation of the first skeleton portion and the second skeleton portion is minimized

Description

로봇용 관절장치{ARTICULATION APPARATUS FOR ROBOT}[0001] ARTICULATION APPARATUS FOR ROBOT [0002]

본 발명은 로봇의 관절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전 구동을 위한 관절의 구동 시 관절부에 연결된 골격부의 회전 운동에 소모되는 힘을 감소시키면서도 회전속도와 회전 가동 범위를 확장시킬 수 있도록 하는 로봇용 관절장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot articulating apparatus, and more particularly, to a robot apparatus that can reduce a force consumed by a rotational movement of a skeleton connected to a joint part when a joint is driven for rotational driving, To a knee joint device.

가정용, 군사용, 산업용의 목적으로 인체와 유사한 다양한 관절 작용을 가지는 로봇이 개발되고 있다. 이와 같은 로봇은 관절의 운동을 통해 이동하거나, 사물을 쥐거나 들어올리는 동작 등의 다양한 동작을 수행하게 된다.Robots having various joint actions similar to human bodies are being developed for the purpose of household, military, and industrial use. Such a robot performs various operations such as moving through a motion of a joint, holding or lifting an object, and the like.

이러한 로봇의 관절을 구동하는 방식으로는 모터 및 모터에 연결된 감속기를 이용하여 관절을 구동하는 방식과 와이어를 이용하여 관절을 구동하는 방식 또는 유압실린더를 이용하여 관절을 구동하는 방식이 있다.As a method of driving the joints of the robot, there are a method of driving joints using a motor and a speed reducer connected to the motor, a method of driving joints using wires, or a method of driving joints using a hydraulic cylinder.

이 중 유압실린더를 이용하여 관절을 구동하는 방식의 경우 모터나 별도의 와이어를 구비하지 않아도 되므로 가장 효율적으로 적용될 수 있다.Among them, in the case of driving the joint using the hydraulic cylinder, it is not necessary to provide a motor or a separate wire, so that it can be applied most effectively.

도 1은 와이어를 이용하여 관절을 구동하는 관절장치의 종래기술의 예로서 대한민국 공개특허 2008-011293호에 개시된 관절장치일 예를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래기술의 유압실린더를 이용한 관절장치를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing an example of a joint device disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-011293, which is a prior art example of a joint device for driving joints using wires, FIG. 2 is a view showing a conventional joint device using a hydraulic cylinder Fig.

도 1과 같이, 와이어를 이용하여 관절을 구동시키는 종래기술의 관절장치는 제1프레임(100)과, 제1선형액쥬에이터(110)와, 제1슬라이드(115)와, 제2선형액츄에이터(120)와, 제2슬라이드(125)와, 제1와이어(130)와, 제1고정풀리(134)와, 제2와이어(140)와, 제2고정풀리(144)와, 관절(150)과, 제2프레임(200)을 포함하여 구성된다.1, a prior art articulating apparatus for driving a joint using wires includes a first frame 100, a first linear actuator 110, a first slide 115, a second linear actuator (not shown) The first wire 130, the first fixing pulley 134, the second wire 140, the second fixing pulley 144, the joint 150, the second wire 125, the first wire 130, And a second frame (200).

도 2와 같이 유압실린더를 이용한 종래기술의 관절장치는 힌지부(15)를 구비한 제1골격부(10)와, 힌지부(25)를 구비한 제2골격부(20)와, 제1골격부(10)와 제2골격부(20)를 회동 가능하게 연결하는 관절부(30)와, 일단은 힌지부(15)에 힌지 결합되고 타단은 힌지부(25)에 회전 가능하게 힌지 결합되는 피스톤과 유압실린더로 구성되는 유압실린더부(40)를 포함하여 구성된다.
2, a conventional articulation apparatus using a hydraulic cylinder includes a first skeleton portion 10 having a hinge portion 15, a second skeleton portion 20 having a hinge portion 25, A joint part 30 for rotatably connecting the skeletal part 10 and the second skeletal part 20 and a joint part 30 hinged to the hinge part 15 at one end and rotatably hinged to the hinge part 25 at the other end And a hydraulic cylinder part 40 composed of a piston and a hydraulic cylinder.

도 1의 관절장치는 제1선형액쥬에이터(110)와 제2선형액츄에이터(120)를 구동시켜 제1슬라이드(115)와 제2슬라이드(125)를 선형 이동되고, 이에 의해 와이어가 선형이동력을 제2프레임(200)에 전달시킴으로써 제1프레임(100)과 제2프레임(200)을 접힘 또는 펼침 구동을 수행하게 된다.The joint device of Figure 1 drives the first linear actuator 110 and the second linear actuator 120 to linearly move the first slide 115 and the second slide 125, The first frame 100 and the second frame 200 are folded or unfolded by transferring the first frame 100 and the second frame 200 to the second frame 200.

도 2의 관절장치는 유압실린더부(40)의 수축 또는 신장에 따라 제1골격부(10)와 제2골격부(20)가 굽힘 또는 펼침 구동을 수행하게 된다.
2, the first skeleton part 10 and the second skeleton part 20 perform the bending or unfolding drive according to the contraction or extension of the hydraulic cylinder part 40. As shown in FIG.

상술한 종래기술들의 와이이어를 이용한 관절장치들의 경우 제1프레임(100)과 제2프레임(200)의 굽힘 또는 펼침 구동을 위한 회전작용력의 지지점이 제1고정풀리(134)와 제2고정풀리(144)로 그 위치가 고정되어 있다.The support points of the rotational force for bending or unfolding driving of the first frame 100 and the second frame 200 are fixed to the first fixed pulley 134 and the second fixed pulley 134. In the case of the joint apparatuses using the wi- And the position thereof is fixed to the position (144).

그리고 유압실린더(40)를 이용한 관절장치의 경우에도 제1골격부(10)와 제2골격부(20)의 굽힘 또는 펼침 구동을 위한 회전작용력의 지지점이 힌지부(15)와 다른 힌지부(25)로 고정되어 있다.In the case of a joint apparatus using the hydraulic cylinder 40 as well, the supporting point of the rotational force for bending or unfolding driving of the first skeleton portion 10 and the second skeleton portion 20 is different from that of the hinge portion 15 and the other hinge portion 25).

따라서 종래기술의 경우에는 고정된 회전작용력의 지지점이 각 프레임 또는 골격부의 굽힘 또는 펼침 회전각도를 제한하는 요인으로 작용하게 된다.Therefore, in the case of the conventional art, the supporting point of the fixed rotational force acts as a factor for restricting the angle of bending or unfolding rotation of each frame or frame.

또한, 종래기술의 관절장치들의 경우에는 회전력의 지지점의 위치가 고정되므로 회전 운동의 속도를 가변시킬 수 없어 관절 운동의 회전속도가 느려지므로 로봇의 전체 동작의 속도 향상이 어렵게 되는 문제점을 가진다. In addition, in the case of the articulation devices of the related art, since the position of the support point of the rotational force is fixed, the rotation speed of the joint motion can not be changed, so that the rotation speed of the joint motion is slowed.

또한, 종래기술의 관절장치들의 경우에는 회전작용력의 지지점(회전 중심점)이 고정되어 있는 것에 의해 각 프레임 또는 골격부의 굽힘 또는 펼침 각도 위치에 따른 회전 작용을 위해 가해지는 토크의 변화가 심하게 되어, 어느 순간에는 관절 운동을 위해 매우 큰 힘이 부가되어야 하는 문제점을 가진다. 이러한 토크의 급격한 변화는 힘의 작용점에 큰 부하를 주게 되므로 힘의 작용 부위의 피로누적을 가속시키게 된다.
Further, in the case of the prior art articulating apparatuses, since the fulcrums (rotation center points) of the rotational force are fixed, a change in the torque applied for the rotational action according to the bending or unfolding angular position of each frame or skeletal part becomes severe, At the moment there is a problem that a very large force must be added for joint motion. Such a sudden change in the torque gives a great load to the point of the force, which accelerates the fatigue accumulation of the action area of the force.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술들의 관절장치가 가지는 문제점들을 해소하기 위한 것으로서, 로봇 관절부의 회전 각도의 범위를 확장하고, 회전속도를 향상시키며, 토크의 변화 폭을 감소시켜 관절 구동을 위한 힘이 인가되는 부위의 작용 하중을 감소시키는 것에 의해 피로누적 또는 피로파괴율을 감소시킬 수 있도록 하는 로봇용 관절장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve the problems of the articulation apparatus of the above-mentioned prior arts, and it is an object of the present invention to provide a robot joint which is capable of increasing the range of rotation angle of the robot joint, improving the rotation speed, It is an object of the present invention to provide a joint apparatus for a robot which can reduce fatigue accumulation or fatigue fracture rate by reducing an acting load on an applied site.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇용 관절장치는, 제1힌지부를 구비한 제1골격부;와, 제2힌지부를 구비한 제2골격부;와, 제1골격부와 제2골격부를 회동가능하게 연결하는 관절부;와, 제3힌지부를 구비하여 제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나에 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 슬라이더부;와, 제1힌지부에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단은 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되는 제1신축구동부;와, 제2힌지부에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단은 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되는 제2신축구동부;를 포함하여 구성되어, 상기 슬라이더부가 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 회전을 위한 구동력의 지지점에 작용하는 힘이 최소가 되도록 위치 가변되는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a joint apparatus for a robot including a first skeleton having a first hinge portion, a second skeleton having a second hinge portion, and a second skeleton portion having a first skeleton portion and a second skeleton portion, A first hinge portion and a second hinge portion, the slider portion being slidably coupled to one of the first skeleton portion and the second skeleton portion, the first hinge portion being rotatably coupled to the first hinge portion, And a second extensible driving part having one end rotatably coupled to the second hinge part and the other end rotatably coupled to the third hinge part, the other end being rotatably coupled to the third hinge part; And the slider portion is displaced such that a force acting on a supporting point of a driving force for bending or unfolding rotation of the first skeleton portion and the second skeleton portion is minimized.

상기 슬라이드부는, 상기 제3힌지가 외부로 노출되도록 형성되고, 내주면에 슬라이드부재가 개재되어, 제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나의 외주연에 미끄럼 이동 가능하게 삽입 결합되는 관형으로 형성될 수 있다.
The slide portion is formed to be exposed to the outside of the third hinge and is formed into a tubular shape in which a slide member is disposed on an inner circumferential surface and is slidably inserted into the outer circumference of either the first skeleton portion or the second skeleton portion. .

상기 슬라이드부는, 제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나에 설치되는 레일;과, 상기 제3힌지가 외부로 노출되도록 형성되어 상기 레일을 따라 미끄럼 이동 가능하게 설치되는 슬라이더;를 포함하여 구성될 수도 있다.
The slider includes a rail installed at one of the first skeleton portion and the second skeleton portion and a slider formed to be exposed to the outside and slidably installed along the rail, .

상기 제1신축구동부 또는 상기 제2신축구동부는, 유압실린더;와, 유압에 의해 유압실린더에 대하여 돌출 또는 유입되는 것에 의해 신축되도록 유압실린더에 결합되는 피스톤;을 구비한 유압실린더부로 구성될 수 있다.The first stretchable and contractible drive unit or the second stretchable and contractible drive unit may be constituted by a hydraulic cylinder and a hydraulic cylinder portion having a piston coupled to the hydraulic cylinder so as to be extended or contracted by being protruded or introduced into the hydraulic cylinder by hydraulic pressure .

상기 제1신축구동부 또는 상기 제2신축구동부는, 일단은 상기 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되고 타단은 회전되는 너트관축모터의 너트관축에 나사결합되는 스크류볼트;와, 너트관이 중심부에 회전축으로 형성된 너트관축모터;와, 상기 너트관축모터가 내부의 일측에 설치되고, 타측은 상기 제1힌지부 또는 제2힌지부 중 어느 하나에 회전 가능하게 힌지 결합되는 관형케이스;를 포함하는 스크류신축부로 구성될 수도 있다.A screw bolt screwed to a nut tube axis of a nut tube motor whose one end is rotatably coupled to the third hinge and the other end is rotated; And a tubular case rotatably hinged to one of the first hinge portion and the second hinge portion on the other side of the nut tube axis motor, And may be configured as a stretchable portion.

상기 구성에서 상기 너트관축은 일반적인 모터에서 모터축의 축심을 관통하여 암나사부를 형성한 것이다.이러한 구성에 의해 너트관축이 회전되는 경우 축결합된 스크류볼트가 회전됨이 없이 일단부가 관형케이스의 내부로 인입되거나 관형케이스의 내부로부터 인출되는 것에 의해 스크류볼트의 신축 작용이 일어나 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 구동이 수행될 수 있다.
According to this configuration, when the nut tube axis is rotated, the shaft bolt is not rotated but the one end portion is drawn into the tubular case without rotating the nut screw shaft. Or by being pulled out from the inside of the tubular case, the expansion and contraction of the screw bolt may occur, so that the bending or unfolding operation of the first skeleton portion and the second skeleton portion may be performed.

상술한 구성을 가지는 본 발명은 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 구동을 위한 회전력의 지지점으로 작용하는 슬라이더부가 위치 이동되는 것에 의해 제1골격부와 제2골격부의 회전각도를 확장시키는 효과를 제공한다.According to the present invention having the above-described structure, the slider portion serving as a support point of the rotational force for bending or rolling-up driving of the first skeleton portion and the second skeleton portion is moved to expand the rotation angle of the first skeleton portion and the second skeleton portion Effect.

또한 본 발명은 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 구동을 위한 회전력의 지지점으로 작용하는 슬라이더부가 위치 이동되는 것에 의해 제1골격부와 제2골격부의 회전을 위한 작용 토크의 변화 폭을 줄일 수 있게 되어 힘이 작용하는 부위의 피로누적을 감소시키는 효과를 제공한다.Further, according to the present invention, since the slider portion acting as a support point of the rotational force for bending or rolling-up driving of the first skeleton portion and the second skeleton portion is moved, the change width of the working torque for the rotation of the first skeleton portion and the second skeleton portion Thereby reducing the fatigue accumulation in the region where the force acts.

또한 본 발명은 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 구동을 위한 회전력의 지지점으로 작용하는 슬라이더부가 위치 이동되는 것에 의해 제1골격부와 제2골격부의 회전을 위한 작용 토크를 감소시키게 되므로 구동을 에너지의 소모를 감소시키는 효과를 제공한다.
Further, the present invention reduces the working torque for the rotation of the first skeleton portion and the second skeleton portion by moving the slider portion serving as a support point of the rotational force for bending or expanding driving of the first skeleton portion and the second skeleton portion The drive provides the effect of reducing energy consumption.

도 1은 와이어를 이용하여 관절을 구동하는 관절장치의 종래기술의 예로서 대한민국 공개특허 2008-011293호에 개시된 관절장치일 예를 나타내는 도면,
도 2는 종래기술의 유압실린더를 이용한 관절장치를 나타내는 도면,
도 3은 신축구동부가 유압실린더로 구현된 본 발명의 제1 실시예에 따르는 관절장치(1)의 측면 사시도,
도 4는 신축구동부가 스크류신축부로 구현된 본 발명의 제2 실시예에 따르는 관절장치(2)의 측면 사시도,
도 5는 스크류신축부의 내부 구조를 나타내기 위한 부분 단면도,
도 6은 도 3 또는 도 4의 슬라이더부의 일 실시예의 구성을 나타내는 도면,
도 7은 도 3 또는 도 4의 슬라이더부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an example of a joint device disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-011293 as a prior art example of a joint device for driving a joint using a wire,
2 is a view showing a joint apparatus using a hydraulic cylinder of the prior art,
3 is a side perspective view of the joint apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention in which the expanding and contracting drive unit is embodied as a hydraulic cylinder,
4 is a side perspective view of the joint apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention in which the expanding and contracting drive unit is realized as a screw retracting unit,
5 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the screw extensible and contractible portion,
FIG. 6 is a view showing a configuration of an embodiment of the slider portion of FIG. 3 or FIG. 4,
7 is a view showing another embodiment of the slider portion of Fig. 3 or Fig.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings showing embodiments of the present invention.

본 발명의 실시예의 설명에서 도 2의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다. In the description of the embodiment of the present invention, the same components as those in Fig. 2 are denoted by the same reference numerals.

도 3은 신축구동부가 유압실린더로 구현된 본 발명의 제1 실시예에 따르는 관절장치(1)의 측면 사시도이다.3 is a side perspective view of the articulating apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention in which the stretching and driving section is implemented by a hydraulic cylinder.

도 3과 같이 상기 관절장치(1)는 제1골격부(10)와, 제2골격부(20)와, 제1골격부(10)와 제2골격부(20)를 회전 가능하게 연결되어 형성되는 관절부(30)와, 제2골격부(20) 상에서 제1골격부의 길이 방향을 따라 이동가능하게 설치되는 슬라이더부(50)와, 일단은 제3힌지부(56)에 힌지 결합되고 타단은 제1힌지부(16)에 힌지결합되는 제1유압실린더부(60)와, 일단은 제3힌지부(56)에 힌지 결합되고 타단은 제2힌지부(26)에 힌지 결합되는 제2유압실린더부(70)를 포함하여 구성된다.3, the joint apparatus 1 includes a first skeleton 10, a second skeleton 20, and a first skeleton 10 and a second skeleton 20 rotatably connected to each other, And a slider part 50 mounted movably along the longitudinal direction of the first skeleton part on the second skeleton part 20. The other end part is hinged to the third hinge part 56, A first hydraulic cylinder part 60 hinged to the first hinge part 16 and a second hydraulic cylinder part 60 hinged to the third hinge part 56 and the other end hinged to the second hinge part 26. [ And a hydraulic cylinder part (70).

상기 제1골격부(10)의 제2골격부(20)와 결합되는 단부의 반대 측에는 제1힌지부(16)가 측면으로 돌출 형성된다. 상기 제2골격부(20)의 제1골격부(10)와 결합되는 단부의 반대측에 또한 제2힌지부(26)가 측면으로 돌출 형성된다. 그리고 상기 슬라이더부(50)는 외측면에 제3힌지부(56)가 돌출 형성되어 상기 제2골격부(20)의 제2힌지부(26)가 돌출된 면에 제2골격부(20)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치된다.A first hinge portion 16 is protruded sideways on the opposite side of an end portion of the first skeleton portion 10 which is engaged with the second skeleton portion 20. A second hinge portion 26 is also formed laterally on the opposite side of the end portion of the second skeleton portion 20 which is engaged with the first skeleton portion 10. The slider 50 has a third hinge portion 56 protruding from the outer surface of the second skeleton portion 20 and a second skeleton portion 20 protruding from the second hinge portion 26 of the second skeleton portion 20, As shown in Fig.

제1유압실린더부(60)는 제1피스톤(61)과 제1피스톤(61)이 유압에 의해 인출 또는 인입되도록 일측 단부가 삽입 결합되는 제1유압실린더(65)를 포함하여 구성되며, 제2유압실린더부(70)는 제2피스톤(71)과 제2피스톤(71)이 유압에 의해 인출 또는 인입되도록 일측 단부가 삽입 결합되는 제2유압실린더(72)를 포함하여 구성된다. 그리고 제1피스톤(61)과 제1유압실린더(65)의 서로 대향하는 반대측 단부 및 제2피스톤(71)과 제2유압실린더(72)의 서로 대향하는 반대측 단부에는 각각 힌지결합을 위해 관통된 러그형 돌출부(3)가 형성된다. 상기 제1힌지부(16)와 제2힌지부(26) 및 제3힌지부(56)는 관통된 힌지구멍이 형성되어 평행하게 돌출되는 두 개의 힌지브라켓으로 구성되며, 상기 러그형 돌출부(3)는 제1힌지부(16)와 제2힌지부(26)와 제3힌지부(56)의 내부로 삽입된 후 힌지축 등에 의해 결합되는 것으로서 도면에 그 도시와 도면부호의 지시를 생략하였다. 이와 달리 러그형 돌출부(3)가 두 개의 힌지브라켓으로 형성되고 상기 제1힌지부(16)와 제2힌지부(26) 및 제3힌지부(56)가 하나의 러그형 돌출부(3)를 가지도록 구성될 수도 있다. The first hydraulic cylinder portion 60 includes a first hydraulic cylinder 65 having one end inserted and coupled so that the first piston 61 and the first piston 61 are pulled out or drawn by hydraulic pressure, The second hydraulic cylinder portion 70 includes a second hydraulic cylinder 72 having one end portion inserted and coupled such that the second piston 71 and the second piston 71 are pulled out or drawn by hydraulic pressure. The opposite ends of the first piston 61 and the first hydraulic cylinder 65 opposed to each other and the opposite ends of the second piston 71 and the second hydraulic cylinder 72 opposed to each other are passed through for hinge engagement A lug-like projection 3 is formed. The first hinge part 16, the second hinge part 26 and the third hinge part 56 are constituted by two hinge brackets formed with through hinge holes and projecting in parallel, and the lug type projections 3 Are inserted into the first hinge portion 16, the second hinge portion 26, and the third hinge portion 56, and are coupled by a hinge shaft or the like, and the illustration and reference numerals are omitted in the drawings . The lug-shaped protrusion 3 is formed of two hinge brackets and the first hinge portion 16, the second hinge portion 26 and the third hinge portion 56 form one lug-shaped protrusion 3 .

상기 구성에서 상기 제1골격부(10)와 슬라이더부(50)가 결합된 제2골격부(20)는 일단부가 베어링부재 등의 회전부재를 개재하여 관절부(30)를 형성하며 결합된다.The second skeleton portion 20 having the first skeleton portion 10 and the slider portion 50 coupled to each other is formed with a joint portion 30 through a rotary member such as a bearing member.

제1피스톤(61)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부가 러그형 돌출부(3)에 의해 제3힌지부(56)에 힌지 결합되고, 제1유압실린더(65)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부가 러그형 돌출부(3)에 의해 제1힌지부(16)에 힌지 결합되는 것에 의해 제1유압실린더부(60)가 관절장치(1)에 장착된다.The end of the first piston 61 on which the lug protrusion 3 is formed is hinged to the third hinge portion 56 by the lug protrusion 3 and the lug protrusion 3 of the first hydraulic cylinder 65 Is hinged to the first hinge portion 16 by the lug-shaped protruding portion 3, the first hydraulic cylinder portion 60 is mounted on the articulating apparatus 1. The first hydraulic cylinder portion 60 is hinged to the first hinge portion 16 by the lug-

또한, 제2피스톤(71)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부가 러그형 돌출부(3)에 의해 제3힌지부(56)에 힌지 결합되고, 제2유압실린더(72)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부가 러그형 돌출부(3)에 의해 제2힌지부(26)에 힌지 결합되는 것에 의해 제2유압실린더부(70)가 관절장치(1)에 장착된다.The end of the second piston 71 on which the lug protrusion 3 is formed is hinged to the third hinge portion 56 by the lug protrusion 3 and the lug protrusion 3 of the second hydraulic cylinder 72 is hinged, The second hydraulic cylinder portion 70 is mounted on the articulating apparatus 1 by being hinged to the second hinge portion 26 by the lug-shaped protruding portion 3 at the end portion where the first hydraulic cylinder portion 3 is formed.

상술한 결합 구조와 달리, 제1피스톤(61) 및 제2피스톤(71)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 각각 제1힌지부(16)와 제2힌지부(26)에 결합되고, 제1유압실린더(65) 및 제2유압실린더(72)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부가 제3힌지부(56)에 힌지 결합될 수도 있다.
The first and second pistons 61 and 71 are coupled to the first hinge portion 16 and the second hinge portion 26 formed with the lug protruding portions 3 of the first piston 61 and the second piston 71, The end of the first hydraulic cylinder 65 and the second hydraulic cylinder 72 formed with the lug-like projections 3 may be hinged to the third hinge portion 56. [

상술한 바와 같이 결합된 상태에서 제1골격부(10)와 제2골격부(20)가 굽힘 구동되는 경우 제1유압실린더부(60)와 제2유압실린더부(70)가 수축됨과 동시에 슬라이더부(50)가 제2힌지부(26) 측으로 이동된다. 따라서 관절부(30)와 제1유압실린더부(60)의 거리(R(θ))가 작아지게 되므로, 제1골격부(10)를 관절부(30)를 중심으로 동일한 각도를 회전시키는데 필요한 토크(힘 x (힘의 작용점과 회전 중심 사이의 거리(R(θ)))의 크기가 작용점이 고정된 상태에 비하여 작아지게 된다.When the first skeleton part 10 and the second skeleton part 20 are bendingly driven in the state of being coupled as described above, the first hydraulic cylinder part 60 and the second hydraulic cylinder part 70 are contracted, The portion 50 is moved toward the second hinge portion 26 side. Therefore, the distance (R ([theta]) between the joint 30 and the first hydraulic cylinder 60 becomes small, so that the torque required to rotate the first skeleton 10 around the joint 30 The force x (the distance R ([theta]) between the action point of the force and the center of rotation) is smaller than the state where the action point is fixed.

또한 제2유압실린더부(70)의 수축 작용에 의해 지지점이 고정된 상태(슬라이더부가 고정된 상태)에 비하여 빠른 회전 구동을 가능하게 하므로, 제1골격부(10)와 제2골격부(20)의 굽힘 운동 속도를 빠르게 수행하도록 할 수 있다.The first skeleton part 10 and the second skeleton part 20 (see FIG. 1) can be rotated faster than the case where the support point is fixed by the shrinking action of the second hydraulic cylinder part 70 ) Can be performed quickly.

도3의 관절장치(1)에서 펼침 구동 과정은 상술한 굽힘 과정과 반대로 제1유압실린더(65)와 제2유압실린더부(70)의 신장에 의해 이루어지며, 각각의 힘의 작용 방형과 회전방향은 굽힘 작용과 반대의 방향으로 작용하면서 동일한 이유로 동일한 각도를 회전시키는 경우 지지점에 고정된 상태(슬라이더부(50)가 고정된 상태)에 비하여 소요되는 힘이 감소하고 회전속도가 빨라지게 된다.
In the joint apparatus 1 of Fig. 3, the unfolding drive process is performed by the extension of the first hydraulic cylinder 65 and the second hydraulic cylinder 70, contrary to the bending process described above, Direction acts in the direction opposite to the bending action, and when the same angle is rotated for the same reason, the force required is reduced and the rotation speed is increased as compared with the state where it is fixed to the supporting point (the state where the slider 50 is fixed).

도 4는 신축구동부가 스크류신축부로 구현된 본 발명의 제2 실시예에 따르는 관절장치(2)의 측면 사시도이고, 도 5는 스크류신축부의 내부 구조를 나타내기 위한 부분 단면도이다.FIG. 4 is a side perspective view of a joint apparatus 2 according to a second embodiment of the present invention in which the extension and contraction drive unit is implemented as a screw expansion and contraction unit, and FIG. 5 is a partial cross-

도 3의 제1 및 제2 유압실린더부(60, 70) 각각은 도 4 및 도 5와 같이 제1 및 제2 스크류신축부(80, 90)으로 대체 구성될 수 있다.Each of the first and second hydraulic cylinder portions 60 and 70 of FIG. 3 may be replaced with first and second screw extensible portions 80 and 90 as shown in FIGS.

상기 제1스크류신축부(80)는 제1스크류볼트(81)와, 제1스크류볼트(81)의 단부가 나사 결합되는 제1너트관축모터(82)와, 제1너트관축모터(82)의 내장되어 고정되는 제1관형케이스(85)를 포함하여 구성된다.The first screw extensible and contractible portion 80 includes a first screw bolt 81 and a first nut tube axis motor 82 to which an end portion of the first screw bolt 81 is screwed and a first nut tube axis motor 82, And a first tubular case 85 which is fixedly installed inside.

상기 제1스크류볼트(81)의 일측 단부에는 중앙이 관통된 러그형 돌출부(3)가 형성된다. 제1스크류볼트(81)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부의 반대 단부는 제1너트관축모터(82)의 제1너트관축(83)에 나사 결합 방식으로 축 결합된다. At one end of the first screw bolt (81), a lug-shaped protrusion (3) penetrating the center is formed. The opposite end of the end of the first screw bolt 81 on which the lug protrusion 3 is formed is axially coupled to the first nut tube axis 83 of the first nut tube axis motor 82 in a threaded manner.

상기 제1너트관축모터(82)는 내부에 모터축을 관통하도록 암나사홈을 형성한 제1너트관축(83)을 구비하는 것으로서 제1관형케이스(85)의 내부에 고정 설치된다. The first nut tube axis motor 82 includes a first nut tube shaft 83 having a female screw groove formed therein so as to pass through the motor shaft. The first nut tube axis motor 82 is fixedly installed in the first tubular case 85.

상기 제1관형케이스(85)는 일측 단부에는 제1스크류볼트(81)가 삽입되도록 관통되고, 타측단부는 제1힌지부(16)와 힌지결합되도록 중앙이 관통된 러그형 돌출부(3)가 돌출 형성된다.
The first tubular case 85 has a lug-shaped protrusion 3 penetrating through the first tubular case 85 to receive the first screw bolt 81 and having the other end hinged to the first hinge part 16 Respectively.

상기 제2스크류신축부(90)는 제2스크류볼트(91)와, 제2스크류볼트(91)의 단부가 나사 결합되는 제2너트관축모터(92)와, 제2너트관축모터(92)의 내장되어 고정되는 제2관형케이스(95)를 포함하여 구성된다.The second screw extensible portion 90 includes a second nut screw shaft motor 92 to which the end of the second screw bolt 91 is screwed and a second nut screw shaft motor 92, And a second tubular case 95 which is internally fixed.

상기 제2스크류볼트(91)의 일측 단부에는 중앙이관통된 러그형 돌출부(3)가 형성된다. 제2스크류볼트(91)의 러그형 돌출부(3)가 형성된 단부의 반대 단부는 제2너트관축모터(92)의 제2너트관축(93)에 나사 결합 방식으로 축 결합된다. The second screw bolt 91 is formed at one end with a lug protrusion 3 through which the center passes. The opposite end of the end of the second screw bolt 91 on which the lug protrusion 3 is formed is axially coupled to the second nut tube axis 93 of the second nut tube axis motor 92 in a threaded manner.

상기 제2너트관축모터(92)는 내부에 모터축을 관통하도록 암나사홈을 형성한 제2너트관축(93)을 구비하는 것으로서 제2관형케이스(95)의 내부에 고정 설치된다. The second nut tube axis motor 92 has a second nut tube shaft 93 having a female screw groove formed therein so as to pass through the motor shaft. The second nut tube axis motor 92 is fixed to the inside of the second tubular case 95.

상기 제2관형케이스(95)는 일측 단부에는 제2스크류볼트(91)가 삽입되도록 관통되고, 타측단부는 제2힌지부(26)와 힌지결합되도록 중앙이 관통된 러그형 돌출부(3)가 돌출 형성된다.The second tubular case 95 has a lug-shaped protrusion 3 penetrating through one end of the second tubular case 95 so that the second screw bolt 91 is inserted and the other end of the second tubular case 95 passing through the center so as to be hinged with the second hinge part 26 Respectively.

상기 구조의 제1스크류신축부(80)는 제1스크류볼트(81)의 제1관형케이스(85)의 외부로 노출된 단부가 제3힌지부(56)에 힌지결합되고, 제1관형케이스(85)의 단부가 러그형 돌출부(3)에 의해 제1힌지부(16)에 힌지 결합된다.The first screw extensible portion 80 of the above structure is hinged to an end of the first screw bolt 81 exposed to the outside of the first tubular case 85 to be hinged to the third hinge portion 56, And the end of the first hinge portion 85 is hinged to the first hinge portion 16 by the lug-

그리고 제2스크류신축부(90)는 제2스크류볼트(91)의 제2관형케이스(95)의 외부로 노출된 단부가 제3힌지부(56)에 힌지결합되고, 제2관형케이스(95)의 단부가 러그형 돌출부(3)에 의해 제2힌지부(26)에 힌지 결합된다.
The second screw extensible portion 90 is hinged to the third hinge portion 56 at the end exposed to the outside of the second tubular case 95 of the second screw bolt 91 and the second tubular case 95 Is hinged to the second hinge portion (26) by the lug-shaped projecting portion (3).

제1너트관축모터(82)와 제2너트관축모터(92)가 구동하는 경우 제1너트관축(83)과 제2너트관축(93)의 회전 방향에 따라 제1스크류볼트(81)와 제2스크류볼트(91)가 각각 제1관형케이스(85)와 제2관형케이스(95)의 내부로부터 인출되거나 제1관형케이스(85)와 제2관형케이스(95)의 내부로인입되는 것에 의해 제1골격부(10)와 제2골격부(20)의 결합길이를 신장 또는 수축시켜 제1골격부(10)와 제2골격부(20)의 굽힘 또는 펼침 구동을 수행할 수 있도록 구성된다.The first screw bolt 81 and the second screw nut 93 are rotated according to the rotation directions of the first nut tube axis 83 and the second nut tube axis 93 when the first nut tube motor 82 and the second nut tube axis motor 92 are driven, 2 screw bolts 91 are drawn out from the inside of the first tubular case 85 and the second tubular case 95 or into the first tubular case 85 and the second tubular case 95, The first skeleton portion 10 and the second skeleton portion 20 can be extended or contracted to perform the bending or spreading drive of the first skeleton portion 10 and the second skeleton portion 20 .

도 4의 관절장치(2)의 굽힘 또는 펼침 구동 작용 중 슬라이더부(50)는 도 3의 설명에서와 같이 위치 이동됨으로써 동일한 각도의 굽힘 또는 펼침 구동 시 가해지는 힘을 감소시키게 되며, 회전 운동 속도를 증가시키게 된다. 이러한 슬라이더부(50)의 작용 효과는 도 3에서 설명하였으므로 그 상세한 설명은 생략한다.During the bending or unfolding operation of the joint apparatus 2 of Fig. 4, the slider portion 50 is displaced as in the description of Fig. 3, thereby reducing the force applied during bending or unfolding operation at the same angle, . Since the operation and effect of the slider portion 50 have been described with reference to FIG. 3, a detailed description thereof will be omitted.

다음으로, 상기 슬라이더부(50) 또한 다양하게 변형 실시될 수 있다.Next, the slider portion 50 may be variously modified.

도 6은 도 3 또는 도 4의 슬라이더부의 일 실시예의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 6 is a view showing the configuration of an embodiment of the slider portion of Fig. 3 or Fig.

도 6과 같이 상기 슬라이더부(50)는 제1골격부(10) 또는 제2골격부(20) 상에서 길이 방향을 따라 설치되는 레일(52)과 레일(52)에 이동 가능하게 결합되는 슬라이더(51A)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 레일(52)의 양측면은 요입되어 내부에 볼베어링(53A)이 설치되며, 슬라이더(51A)의 내부 양측면에는 레일(52)의 양측면에 형성된 요입홈(52a)에 결합되는 돌출부(51B)가 형성되어 돌출부가 요입부(52a)로 삽입결합된 상태에서 볼베어링(53A)에 의해 자유롭게 미끄럼 이동할 수 있게 된다.6, the slider portion 50 includes a rail 52 mounted along the longitudinal direction on the first skeleton portion 10 or the second skeleton portion 20 and a slider 52 movably coupled to the rail 52 51A. In this case, both side surfaces of the rail 52 are recessed, and a ball bearing 53A is installed therein. On both inner side surfaces of the slider 51A, a protrusion 51B coupled to the concave groove 52a formed on both side surfaces of the rail 52 And the protrusion can be freely slid by the ball bearing 53A in a state where the protrusion is inserted into the recessed portion 52a.

도 7은 도 3 또는 도 4의 슬라이더부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.7 is a view showing another embodiment of the slider portion of Fig. 3 or Fig.

도 7과 같이 상기 슬라이더부(50)는 관형슬라이더부(50A)로 구성될 수도 있다.As shown in FIG. 7, the slider portion 50 may be formed of a tubular slider portion 50A.

상기 관형슬라이더부(50A)는 내부에 길이 방향으로 중공된 베어링부재(53B)가 삽입 결합되고, 외측면에는 제3힌지부(56)가 돌출 형성된 원통형으로 형성된다. 상기 구성의 관형슬라이더부(50A)는 베어링부재(53B)를 개재하여 제1골격부(10) 또는 제2골격부(20)의 외주연으로 삽입 결합되어 신축구동부의 신장 또는 수축 구동에 따라 제1골격부(10) 또는 제2골격부(20)를 따라 미끄럼 이동하게 된다.
The tubular slider 50A has a hollow cylindrical bearing member 53B inserted into the tubular slider 50A and a third hinge 56 protruding from the outer surface of the tubular slider 50A. The tubular slider portion 50A having the above configuration is inserted into the outer periphery of the first skeleton portion 10 or the second skeleton portion 20 via the bearing member 53B to be inserted into the outer peripheral portion of the first skeleton portion 10 or the second skeleton portion 20, 1 skeletal portion 10 or the second skeletal portion 20. [0064]

본 발명의 실시예의 설명에서 제1유압실린더(65)와 제1스크류신축부(80)는 본 발명의 제1신축구동부의 실시예들이며, 제2유압실린더(72)와 제2스크류신축부(90)는 본 발명의 제2신축구동부의 실시예들이다.In the description of the embodiment of the present invention, the first hydraulic cylinder 65 and the first screw stretchable and contractible portion 80 are embodiments of the first stretchable and contractible portion of the present invention, and the second hydraulic cylinder 72 and the second screw stretchable portion 90 are embodiments of the second stretching and driving section of the present invention.

본 발명의 실시예의 설명에서 도 2의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명하였으나, 본 발명이 도2와 본 발명의 실시예에 개시된 구성으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 구성들은 도 1의 프레임 등과 같이 본 발명의 동일한 작용 기능을 수행하는 다양한 변형된 구조를 가지도록 변형실시될 수 있으며, 이러한 변형실시되는 구성들 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
In the description of the embodiment of the present invention, the same constituent elements as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, but the present invention is not limited to the constitution disclosed in FIG. 2 and the embodiments of the present invention. That is, the configurations of the present invention may be modified to have various modified structures that perform the same functioning function of the present invention, such as the frame of FIG. 1, and such modified configurations are also included in the scope of the present invention .

1, 2: 관절장치, 3: 러그형 돌출부, 10: 제1골격부, 16: 제1힌지부
20: 제2골격부, 26: 제2힌지부, 30: 관절부, 50: 슬라이더부
56: 제3힌지부, 60: 제1유압실린더부, 70: 제2유압실린더부
80: 제1스크류신축부, 90: 제2스크류신축부1, 2: joint device, 3: lug-shaped projection, 10: first skeleton, 16: first hinge part
20: second skeleton part, 26: second hinge part, 30: joint part, 50: slider part
56: third hinge portion, 60: first hydraulic cylinder portion, 70: second hydraulic cylinder portion
80: first screw extensible portion, 90: second screw extensible portion

Claims (5)

제1힌지부를 구비한 제1골격부;와,
제2힌지부를 구비한 제2골격부;와,
제1골격부와 제2골격부를 회동가능하게 연결하는 관절부;와,
제3힌지부를 구비하여 제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나에 미끄럼 이동 가능하게 결합되는 슬라이더부;와,
제1힌지부에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단은 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되는 제1신축구동부;와,
제2힌지부에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단은 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되는 제2신축구동부;를 포함하여 구성되어,
상기 슬라이더부가 제1골격부와 제2골격부의 굽힘 또는 펼침 회전을 위한 구동력의 지지점에 작용하는 힘이 최소가 되도록 위치 가변되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절장치.A first skeleton portion having a first hinge portion,
A second skeleton portion having a second hinge portion,
A joint part rotatably connecting the first skeleton part and the second skeleton part,
A slider portion having a third hinge portion and slidably coupled to one of the first skeleton portion and the second skeleton portion;
A first extensible driving part having one end rotatably coupled to the first hinge part and the other end rotatably coupled to the third hinge part;
And a second extensible driving part having one end rotatably coupled to the second hinge part and the other end rotatably coupled to the third hinge part,
Wherein the slider portion is displaced such that a force acting on a supporting point of a driving force for bending or unfolding rotation of the first skeleton portion and the second skeleton portion is minimized. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라이더부는,
상기 제3힌지가 외부로 노출되도록 형성되고, 내주면에 슬라이더부재가 개재되어, 제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나의 외주연에 미끄럼 이동 가능하게 삽입 결합되는 관형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절장치.The slider according to claim 1,
Wherein the third hinge is formed so as to be exposed to the outside and has a tubular shape with a slider member interposed therebetween so as to be slidably inserted into the outer circumference of either the first skeleton portion or the second skeleton portion. A joint device for a robot. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라이더부는
제1골격부 또는 제2골격부 중 어느 하나에 설치되는 레일;과,
상기 제3힌지가 외부로 노출되도록 형성되어 상기 레일을 따라 미끄럼 이동 가능하게 설치되는 슬라이더;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절장치.[2] The apparatus according to claim 1,
A rail installed at either the first skeleton portion or the second skeleton portion;
And a slider formed to expose the third hinge to the outside and slidably installed along the rail. 청구항 1에 있어서, 상기 제1신축구동부 또는 상기 제2신축구동부는,
유압실린더;와,
유압에 의해 유압실린더에 대하여 돌출 또는 유입되는 것에 의해 신축되도록 유압실린더에 결합되는 피스톤;을 구비한 유압실린더부로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절장치.[2] The apparatus according to claim 1, wherein the first stretchable drive section or the second stretchable /
A hydraulic cylinder;
And a piston connected to the hydraulic cylinder so as to be extended or contracted by being protruded or introduced into the hydraulic cylinder by hydraulic pressure. 청구항 1에 있어서, 상기 제1신축구동부 또는 상기 제2신축구동부는,
일단은 상기 제3힌지부에 회전 가능하게 결합되고 타단은 회전되는 너트관축모터의 너트관축에 나사결합되는 스크류볼트;와,
너트관이 중심부에 회전축으로 형성된 너트관축모터;와,
상기 너트관축모터가 내부의 일측에 설치되고, 타측은 상기 제1힌지부 또는 제2힌지부 중 어느 하나에 회전 가능하게 힌지 결합되는 관형케이스;를 포함하는 스크류신축부로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇용 관절장치.[2] The apparatus according to claim 1, wherein the first stretchable drive section or the second stretchable /
A screw bolt having one end rotatably coupled to the third hinge portion and the other end screwed to a nut tube axis of a rotating nut motor,
A nut tube motor in which a nut tube is formed with a rotation shaft at a central portion thereof,
And a tubular case rotatably hinged to one of the first hinge part and the second hinge part, wherein the nut tube motor is installed at one side of the nut, and the other side is rotatably hinged to the first hinge part or the second hinge part. Dragon joint device.
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