KR102099772B1 - Gravity compensation device capable of bi-directional compensation - Google Patents
Gravity compensation device capable of bi-directional compensation Download PDFInfo
- Publication number
- KR102099772B1 KR102099772B1 KR1020180123905A KR20180123905A KR102099772B1 KR 102099772 B1 KR102099772 B1 KR 102099772B1 KR 1020180123905 A KR1020180123905 A KR 1020180123905A KR 20180123905 A KR20180123905 A KR 20180123905A KR 102099772 B1 KR102099772 B1 KR 102099772B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gear
- compensation
- torque
- device capable
- gravity
- Prior art date
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
- B25J9/1005—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising adjusting means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/06—Safety devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 링크의 양 방향 회전에 대하여 외부 링크의 자중에 의해 발생하는 부하 토크에 대한 보상 토크를 각각 제공할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gravity compensation device capable of bi-directional compensation, and more specifically, bi-directional compensation capable of providing compensation torque for load torque generated by self-weight of the external link with respect to rotation in both directions of the external link. It relates to a gravity compensation device.
로봇의 설계 및 제작에는 다양한 기계 및 전자 부품들이 사용된다. 이 중, 로봇의 관절을 구성하는 감속기와 모터, 그리고 모터 제어기 구입에 소모되는 비용은 제작비의 90%에 달한다. 현재 대부분의 로봇에는 작업 성능(가반 중량, 구동 속도, 작업 공간 등)을 확보하기 위하여 고성능, 고가의 모터 및 감속기를 사용한다. 이는, 로봇 전체의 가격을 상승시키므로 로봇 시장형성을 힘들게 한다.Various mechanical and electronic components are used in the design and manufacture of robots. Of these, the cost of purchasing the reducer, motor, and motor controller constituting the joint of the robot is 90% of the production cost. Currently, most robots use high-performance, expensive motors and reducers to ensure work performance (carrying weight, driving speed, work space, etc.). This increases the overall price of the robot, making it difficult to form a robot market.
로봇 가격의 합리화를 위해서 개발된 대표적인 방법인 중력보상기구는, 로봇 관절에서 자중에 의해 발생하는 토크를 상쇄해 줌으로써, 작업 시에 필요한 토크를 최소화할 수 있는 기구를 말한다.The gravity compensation mechanism, which is a representative method developed for rationalizing the robot price, refers to a mechanism capable of minimizing the torque required during work by canceling the torque generated by the self-weight in the robot joint.
한국 특허공개번호 제1993-0017507호 및 한국 특허공개번호 제2008-0017311호에는 로봇의 중력 보상 기구가 개시된다. 하지만, 이러한 종래의 중력보상기구는 어깨 부위에 장착되어야 하므로 장착 공간이 상당하다는 문제점이 수반된다. Korean Patent Publication No. 1993-0017507 and Korean Patent Publication No. 2008-0017311 disclose a gravity compensation mechanism for a robot. However, such a conventional gravity compensator must be mounted on the shoulder area, which is accompanied by a problem that the mounting space is considerable.
또한, 링크의 한 방향 회전에 대해서만 보상 토크를 제공하므로, 중력 보상 기구를 적용한 로봇의 사용 범위가 상당히 제한적인 문제가 있다. In addition, since the compensation torque is provided only for rotation in one direction of the link, there is a problem in that the range of use of the robot to which the gravity compensation mechanism is applied is quite limited.
뿐만 아니라, 종래의 중력 보상 기구의 경우 무게 추를 사용하거나 스프링 및 와이어를 사용하는 방법이 주를 이루는데, 자중을 보상하기 위한 무게 추의 경우 기구부 전체의 질량을 증대시켜 충돌 안전 등이 필요한 로봇팔 등에는 사용하기 어렵다. 뿐만 아니라, 스프링 압축력 및 인장력을 사용하는 종래의 방법의 경우 비교적 작은 부피 및 무게로 인한 컴팩트한 구성을 가능하게 하나 장기간 사용시 내구 연한의 문제로 와이어 등이 늘어나거나 또는 끊어지는 등의 파손으로 인한 성능 감소 내지 안전 사고 발생 가능성이 농후하여 기구 장치의 신뢰성을 높이는 방안의 필요성이 크게 대두되고 있다.In addition, in the case of a conventional gravity compensation mechanism, a method using a weight weight or a spring and a wire is mainly used. In the case of a weight weight for compensating for the self-weight, a robot that requires collision safety by increasing the mass of the entire mechanism unit Difficult to use on the arms, etc. In addition, the conventional method using a spring compressive force and a tensile force enables a compact configuration due to a relatively small volume and weight, but the performance due to damage such as wire extension or breakage due to a problem of endurance during long-term use. Since the possibility of occurrence of reduction or safety accidents is abundant, the necessity of a method of increasing the reliability of the apparatus has emerged.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부 링크의 양 방향 회전에 대하여 외부 링크의 자중에 의해 발생하는 부하 토크에 대한 보상 토크를 각각 제공할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and bidirectional compensation capable of providing compensation torque for load torque generated by the self-weight of the external link with respect to rotation in both directions of the external link is possible. It is to provide a gravity compensation device.
또한, 외부 링크와 토크 보상부 사이에서 토크를 전달하는 회전 전달부의 구성을 최소화하여 할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치를 제공함에 있다.In addition, it is to provide a gravity compensation device capable of two-way compensation that can be minimized by configuring the rotation transmission unit for transmitting torque between the external link and the torque compensation unit.
또한, 토크 보상부의 내구성을 증대시켜 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치를 제공함에 있다.In addition, it is to provide a gravity compensation device capable of two-way compensation capable of securing the reliability of the device by increasing the durability of the torque compensation unit.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 외부 링크로부터 회전력을 입력받는 입력단과, 상기 입력단과 연동하여 회전하는 출력단이 형성된 회전 전달부; 및 상기 출력단과 연결되어 상기 외부 링크의 회전시 외부 링크의 자중에 의해 발생하는 부하 토크에 대한 보상 토크를 제공하는 토크 보상부;를 포함하며, 상기 토크 보상부는, 탄성 변형이 제로인 상태로부터 양방향으로 탄성 변형이 가능하도록 지지되는 탄성체와, 일단부는 상기 탄성체에 연결되고 타단부는 상기 출력단의 회전중심으로부터 일측으로 편심된 위치에 연결되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, an input terminal for receiving a rotational force from an external link, and a rotation transmission unit formed with an output terminal rotating in conjunction with the input terminal; And a torque compensation unit connected to the output terminal to provide a compensation torque for a load torque generated by the weight of the external link when the external link is rotated, wherein the torque compensation unit is bidirectional from a state in which elastic deformation is zero. An elastic body supported to enable elastic deformation, and one end connected to the elastic body and the other end comprising a connecting portion connected to a position eccentric to one side from the rotational center of the output terminal. Is achieved by.
여기서, 상기 탄성체는 한 쌍의 스프링으로 이루어지고, 상기 연결부의 일단부에는 상기 한 쌍의 스프링 사이에 개재되는 스프링블록이 마련되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the elastic body is made of a pair of springs, and a spring block interposed between the pair of springs is provided at one end of the connection part.
또한, 상기 토크 보상부는, 상기 탄성체의 양단부를 지지하는 고정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the torque compensating part further includes a fixing part supporting both ends of the elastic body.
또한, 상기 회전 전달부는, 상기 입력단과 연결되는 제1기어, 상기 제1기어와 맞물려 회전하는 제2기어, 상기 제2기어와 동일 축선상에서 연동하는 제3기어, 상기 제3기어와 맞물려 회전하는 제1내접기어, 상기 제1내접기어와 동일 축선상에서 연동하는 제2내접기어, 상기 제2내접기어와 맞물려 회전하고 상기 출력단과 연결되는 제4기어를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the rotation transmission unit, the first gear connected to the input terminal, the second gear rotates in engagement with the first gear, the third gear interlocks with the second gear on the same axis, rotates in engagement with the third gear It is preferable to include a first internal gear, a second internal gear interlocked on the same axis as the first internal gear, and a fourth gear engaged with the second internal gear and rotating and connected to the output terminal.
또한, 상기 회전 전달부는 상기 제4기어를 축회전가능하게 지지하는 캐리어를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the rotation transmission part further includes a carrier that supports the fourth gear to be axially rotatable.
또한, 상기 캐리어는 상기 제2내접기어의 내부 공간에 수용되는 것이 바람직하다.In addition, the carrier is preferably accommodated in the inner space of the second internal gear.
또한, 상기 회전 전달부는 상기 제4기어와 함께 상기 제2내접기어의 내주면을 따라 등간격으로 배치되어 상기 제2내접기어와 맞물리는 보조기어를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the rotation transmission part further includes an auxiliary gear that is disposed at equal intervals along the inner circumferential surface of the second internal gear together with the fourth gear.
본 발명에 따르면, 외부 링크의 양 방향 회전에 대하여 외부 링크의 자중에 의해 발생하는 부하 토크에 대한 보상 토크를 각각 제공할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a gravitational compensation device capable of bidirectional compensation capable of providing compensation torque for load torque generated by self-weight of the external link with respect to rotation in both directions of the external link.
또한, 외부 링크와 토크 보상부 사이에서 토크를 전달하는 회전 전달부의 구성을 최소화하여 할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치가 제공된다.In addition, a gravitational compensation device capable of bidirectional compensation capable of minimizing the configuration of a rotation transmission unit transmitting torque between the external link and the torque compensation unit is provided.
또한, 토크 보상부의 내구성을 증대시켜 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치가 제공된다.In addition, a gravity compensation device capable of bidirectional compensation capable of securing the reliability of the device by increasing the durability of the torque compensation unit is provided.
도 1 및 도 2는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 분해사시도,
도 5는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 따른 회전 전달부의 분해사시도,
도 6은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 따른 토크 보상부의 분해사시도,
도 7은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 측단면도이고,
도 8은 도 7의 A-A'선 단면도,
도 9는 도 7의 B-B'선 단면도,
도 10은 도 7의 C-C'선 단면도,
도 11은 도 7의 D-D'선 단면도,
도 12는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 외부 링크의 일방향 회전 상태를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 외부 링크의 일방향 회전에 따른 토크 보상부의 작용을 나타낸 단면도이고,
도 14는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 외부 링크의 타방향 회전에 따른 토크 보상부의 작용을 나타낸 단면도이다.1 and 2 is a perspective view of a gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention,
3 and 4 is an exploded perspective view of the gravity compensation device capable of two-way compensation of the present invention,
Figure 5 is an exploded perspective view of the rotation transmission unit according to the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention,
6 is an exploded perspective view of a torque compensator according to the gravity compensation device capable of bidirectional compensation according to the present invention;
7 is a side cross-sectional view of a gravity compensation device capable of bidirectional compensation according to the present invention,
8 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in FIG. 7;
9 is a cross-sectional view taken along line B-B 'in FIG. 7;
10 is a cross-sectional view taken along line C-C 'in FIG. 7;
11 is a cross-sectional view taken along line D-D 'in FIG. 7;
12 is a view showing a one-way rotation state of the outer link of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention,
13 is a cross-sectional view showing the action of the torque compensator according to the rotation of one direction of the external link of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention,
14 is a cross-sectional view showing the action of the torque compensator according to the rotation of the external link of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation according to the present invention.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, in various embodiments, components having the same configuration are typically described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, configurations different from the first embodiment will be described. do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a gravity compensation device capable of bidirectional compensation according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 중, 도 1 및 도 2는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 따른 회전 전달부(120)의 분해사시도이고, 도 6은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치에 따른 토크 보상부(140)의 분해사시도이다. Of the accompanying drawings, FIGS. 1 and 2 are perspective views of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention, FIGS. 3 and 4 are exploded perspective views of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention, and FIG. 5 is bidirectional compensation of the present invention This is an exploded perspective view of the
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치는 하우징(110), 회전 전달부(120) 및 토크 보상부(140)를 포함한다.The gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention as shown in the figure includes a
상기 하우징(110)은 전방과 후방이 개구된 수용공간을 둘러싸는 바디(111)와, 상기 바디(111)의 전방 개구를 마감하는 제1커버(112)와 후방 개구를 각각 마감하는 제2커버(113)를 포함한다.The
상기 제1커버(112)에는 상기 회전 전달부(120)의 입력단(121)을 노출시키기 위한 개구부가 마련될 수 있으며, 상기 제2커버(113)에는 상기 회전 전달부(120)의 출력단(122) 및 상기 토크 보상부(140)를 노출시키기 위한 개구부가 마련될 수 있다. An opening for exposing the
상기 회전 전달부(120)는 상기 제1커버(112)의 개구부를 통해 노출되어 외부 링크(L)로부터 회전력을 입력받는 입력단(121)과, 회전중심으로부터 일측으로 편심된 위치에 연결핀(122a)이 마련되고 상기 제2커버(113)의 개구부를 통해 노출되는 출력단(122)과, 상기 입력단(121)과 출력단(122) 사이에서 회전력을 전달하는 동력전달기구(130)를 포함하며, 상기 입력단(121)은 제1커버(112)의 중앙에 회전가능하게 지지된다. The
상기 동력전달기구(130)는 상기 입력단(121)과 연결되는 제1기어(131)와, 상기 제1기어(131)와 맞물려 회전하는 제2기어(132)와, 상기 제2기어(132)와 동일 축선상에서 연동하는 제3기어(133)와, 상기 제3기어(133)와 맞물려 회전하는 제1내접기어(134)와, 상기 제1내접기어(134)와 동일 축선상에서 연동하는 제2내접기어(135)와, 상기 제2내접기어(135)와 맞물리고 상기 출력단(122)과 연결되는 제4기어(136)와, 상기 제4기어(136)와 함께 등간격으로 배치되어 상기 제2내접기어(135)와 맞물리는 보조기어(137) 및 상기 제2내접기어(135)의 내부 공간에 수용되고 제2커버(113)에 고정되어 상기 제1기어(131), 제3기어(133), 제4기어(136) 및 보조기어(137)를 각각 축회전 가능하게 지지하는 캐리어(138)를 포함한다.The
한편, 상기 제1내접기어(134)와 제2내접기어(135)는 상기 하우징(110)의 수용공간 내에서 회전할 수 있도록 베어링(B, 도 7 참조)에 의해 지지될 수 있다.Meanwhile, the first
상기 토크 보상부(140)는 상기 출력단(122)과 연결되어 상기 외부 링크(L)의 회전시 발생하는 부하 토크에 대한 보상 토크를 제공하는 것으로서, 일단부가 하우징(110)에 회동 가능하게 연결되는 고정부(143)와, 상기 고정부(143)에 지지되는 탄성체(142)와, 일단부는 상기 탄성체(142)에 연결되고 타단부는 상기 출력단(122)에 연결되는 연결부(141)를 포함한다.The
상기 고정부(143)는 상호 이격 배치되는 한 쌍의 지지블록(143a)과, 상기 한 쌍의 지지블록(143a)을 연결하여 고정하는 고정바(143b)를 포함하며, 일측 지지블록(143a)은 상기 하우징(110)에 회동 가능하게 지지된다.The
상기 탄성체(142)는 상기 한 쌍의 지지블록(143a) 사이에 배치되고 외측 단부가 지지블록(143a)에 지지되는 한 쌍의 스프링으로 이루어질 수 있다. The
상기 연결부(141)는 일단부가 상기 탄성체(142)를 구성하는 한 쌍의 스프링 사이에 연결되고 타단부가 상기 출력단(122)의 연결핀(122a)에 연결되는 막대 형태로 이루어지며, 상기 연결부(141)의 일단부에는 상기 한 쌍의 스프링 사이에 개재되는 스프링블록(141a)이 마련될 수 있다. The connecting
이와 같이 출력단(122)의 회전이 막대 형태의 연결부(141)를 통해 탄성체(142)로 전달되도록 함으로써, 종래 와이어의 변형이나 파손으로 인한 성능 감소 내지 안전 사고 발생을 미리 방지할 수 있다. As such, the rotation of the
한편, 본 실시예에서는 상기 탄성체(142)가 한 쌍의 스프링으로 이루어지는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 상기 탄성체(142)는 하나의 코일스프링으로도 구성될 수 있으며, 이 경우에는 탄성체(142)의 탄성 변형이 제로인 상태로부터 양방향으로 탄성 변형할 수 있도록 상기 연결부(141)의 일단부가 스프링의 중간부분에 연결되는 것이 바람직하다. On the other hand, in the present embodiment, the
아울러, 상기 토크 보상부(140)는 도 2와 같이 하우징(110)의 외부로 노출되므로, 외부 링크(L)의 중량에 따라 토크 보상부(140)를 용이하게 교체할 수 있다.In addition, since the
지금부터는 상술한 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.Now, the operation of the first embodiment of the gravity compensation device capable of bi-directional compensation will be described.
첨부도면 중, 도 7은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 측단면도이고, 도 8은 도 7의 A-A'선 단면도이고, 도 9는 도 7의 B-B'선 단면도이고, 도 10은 도 7의 C-C'선 단면도이고, 도 11은 도 7의 D-D'선 단면도이고, 도 12는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 외부 링크의 일방향 회전 상태를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 외부 링크의 일방향 회전에 따른 토크 보상부의 작용을 나타낸 단면도이고, 도 14는 본 발명 양방향 보상이 가능한 중력보상장치의 외부 링크의 타방향 회전에 따른 토크 보상부의 작용을 나타낸 단면도이다.Of the accompanying drawings, FIG. 7 is a side cross-sectional view of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'in FIG. 7, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line D-D' in FIG. 7, and FIG. 12 is a view showing a one-way rotation state of the outer link of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention. , Figure 13 is a cross-sectional view showing the action of the torque compensation unit according to the one-way rotation of the outer link of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation of the present invention, Figure 14 is the present invention in the other direction rotation of the outer link of the gravity compensation device capable of bidirectional compensation It is a cross-sectional view showing the action of the torque compensator.
도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 바디(111) 내부공간에는 회전 전달부(120)가 배치되고, 상기 바디(111)의 전방 개구는 제1커버(112)에 의해 마감되고, 상기 바디(111)의 후방 개구는 제2커버(113)에 의해 마감되며, 상기 제1커버(112)의 개구부에는 상기 회전 전달부(120)의 입력단(121)이 배치되고, 상기 제2커버(113)의 개구부에는 상기 회전 전달부(120)의 출력단(122)에 연결되는 토크 보상부(140)가 배치된다.7 to 11, the
상기 회전 전달부(120)는 하우징(110)의 전면에 위치하는 입력단(121)으로 입력되는 회전력을 동력전달기구(130)를 통해 하우징(110)의 후면에 위치하는 출력단(122)으로 전달할 수 있다.The
구체적으로, 입력단(121)을 통해 입력된 회전력은 도 8과 같이 입력단(121)에 연결된 제1기어(131)와, 상기 제1기어(131)와 맞물리는 제2기어(132)로 전달되고, 상기 제2기어(132)로 전달된 회전력은 도 9와 같이 제2기어(132)와 동일 축선 상에 고정된 제3기어(133)와, 상기 바디(111)에 회전가능하게 지지되어 상기 제3기어(133)와 맞물리는 제1내접기어(134)로 전달되고, 제1내접기어(134)로 전달된 회전력은 도 10과 같이 제1내접기어(134)와 연결된 제2내접기어(135)와, 제2내접기어(135)의 내주면에 맞물린 제4기어(136)로 전달된다.Specifically, the rotational force input through the
이때, 입력단(121)과 출력단(122) 사이에 내접기어를 배치하고, 회전력을 전달하기 위한 다수의 기어들을 내접기어의 내부 공간에 배치함으로써 동력전달기구(130)를 소형화시킬 수 있다.At this time, the
한편, 상기 제4기어(136)는 제2내접기어(135)의 내부 공간에 배치되는 캐리어(138)에 회전 가능하게 지지되고, 상기 캐리어(138)에는 상기 제4기어(136)와 함께 제2내접기어(135)의 내주면을 따라 등간격으로 배치되는 다수의 보조기어(137)가 마련된다. 따라서 제4기어(136)의 회전축에 작용하는 하중이 보조기어(137)에 의해 분산 지지되도록 할 수 있다.On the other hand, the
이어, 도 11에 도시된 바와 같이, 토크 보상부(140)의 고정부(143)는 일단부가 하우징(110)에 회전가능하게 지지되고, 탄성체(142)를 구성하는 한 쌍의 스프링은 고정부(143)의 한 쌍의 지지블록(143a) 사이 공간에 일렬로 삽입되고, 연결부(141)의 일단부는 출력단(122)의 회전중심으로부터 일측으로 편심된 위치에 마련된 연결핀(122a)에 연결되며, 연결부(141)의 단부에 마련된 스프링블록(141a)은 한 쌍의 스프링 사이에 개재된다. 이때, 상기 탄성체(142)는 입력단(121)에 회전력이 인가되지 않은 상태에서 탄성체(142)의 탄성 변형이 제로인 상태를 유지하게 된다. Then, as shown in FIG. 11, the fixing
이러한 상태로부터, 도 12에 도시된 바와 같이 외부 링크(L)가 일방향(시계 반대 방향)으로 회전하여 입력단(121)에 회전력이 인가되면, 입력단(121)을 통해 입력된 회전력은 동력전달기구(130)를 통해 출력단(122)으로 전달된다.From this state, as shown in FIG. 12, when the external link L rotates in one direction (counterclockwise) and a rotational force is applied to the
즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 외부 링크(L)의 일방향 회전에 의해 출력단(122)에 부하 토크가 작용하게 되면, 출력단(122)이 시계방향으로 회전하면서 출력단(122)의 연결핀(122a)에 연결된 연결부(141)가 하측 방향으로 이동하게 된다. 이때, 상기 연결부(141)의 일단부에 마련된 스프링블록(141a)이 한 쌍의 스프링 중 하부에 위치한 스프링을 압축하면, 연결부(141)를 상측 방향으로 밀어올리는 탄성 반발력이 작용하게 되므로, 상기 출력단(122)에 외부 링크(L)의 자중에 대한 보상 토크를 제공할 수 있다. That is, when the load torque acts on the
따라서 외부 링크(L)는 도 12에 도시된 바와 같이, 일정 각도로 회전하더라도, 중력에 의해 더 이상 아래로 이동하지 않고, 무중력과 같은 상태로 그 자세를 그대로 유지할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 12, the external link L can no longer move downward due to gravity, but maintain its posture in the same state as weightlessness, even if rotated at a certain angle.
한편, 도 12에서는 외부 링크(L)가 시계 반대 방향으로 회전하는 경우를 도시하였으나, 외부 링크(L)가 시계 방향으로 회전하는 경우에는 도 14에 도시된 바와 같이 연결부(141)가 상측 방향으로 이동하면서 탄성체(142)를 구성하는 한 쌍의 스프링 중 상부에 위치한 스프링을 압축시키므로, 상기 출력단(122)에 외부 링크(L)의 자중에 대한 보상 토크를 제공할 수 있다. On the other hand, in FIG. 12, the external link L is rotated in the counterclockwise direction, but when the external link L is rotated in the clockwise direction, as illustrated in FIG. 14, the connecting
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 중력보상장치를 소형화할 수 있으므로 로봇 관절의 내부나 외부에 용이하게 설치할 수 있으며, 외부 링크(L)의 양방향 회전에 대한 토크 보상이 가능하므로 중력보상장치의 적용 범위를 확대시킬 수 있다. According to this embodiment as described above, since the gravity compensation device can be miniaturized, it can be easily installed inside or outside the robot joint, and torque compensation is possible for bidirectional rotation of the external link (L), so the application of the gravity compensation device The range can be expanded.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Any person having ordinary skill in the art to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims is deemed to be within the scope of the claims of the invention to a wide range that can be modified.
110:하우징, 111:바디, 112:제1커버,
113:제2커버, 120:회전 전달부, 121:입력단,
122:출력단, 122a:연결핀, 130:동력전달기구,
131:제1기어, 132:제2기어, 133:제3기어,
134:제1내접기어, 135:제2내접기어, 136:제4기어,
137:보조기어, 138:캐리어, 140:토크 보상부,
141:연결부, 141a:스프링블록, 142:탄성체,
143:고정부, 143a:지지블록, 143b:고정바,
L:외부링크, B:베어링110: housing, 111: body, 112: first cover,
113: second cover, 120: rotation transmission unit, 121: input terminal,
122: output terminal, 122a: connecting pin, 130: power transmission mechanism,
131: first gear, 132: second gear, 133: third gear,
134: first inward gear, 135: second inward gear, 136: fourth gear,
137: auxiliary gear, 138: carrier, 140: torque compensation unit,
141: connecting portion, 141a: spring block, 142: elastic body,
143: fixed part, 143a: support block, 143b: fixed bar,
L: External link, B: Bearing
Claims (7)
상기 출력단과 연결되어 상기 외부 링크의 회전시 외부 링크의 자중에 의해 발생하는 부하 토크에 대한 보상 토크를 제공하는 토크 보상부;를 포함하며,
상기 토크 보상부는, 탄성 변형이 제로인 상태로부터 양방향으로 탄성 변형이 가능하도록 지지되는 탄성체와, 일단부는 상기 탄성체에 연결되고 타단부는 상기 출력단의 회전중심으로부터 일측으로 편심된 위치에 연결되는 연결부를 포함하며,
상기 회전 전달부는, 상기 입력단과 연결되는 제1기어, 상기 제1기어와 맞물려 회전하는 제2기어, 상기 제2기어와 동일 축선상에서 연동하는 제3기어, 상기 제3기어와 맞물려 회전하는 제1내접기어, 상기 제1내접기어와 동일 축선상에서 연동하는 제2내접기어, 상기 제2내접기어와 맞물려 회전하고 상기 출력단과 연결되는 제4기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치.A rotation transmission unit having an input terminal receiving rotational force from an external link and an output terminal rotating in conjunction with the input terminal; And
Includes a torque compensation unit connected to the output terminal to provide a compensation torque for the load torque generated by the self-weight of the external link when the external link is rotated.
The torque compensator includes an elastic body supported to enable elastic deformation in both directions from a state where the elastic deformation is zero, and one end connected to the elastic body and the other end connected to a position eccentric to one side from the rotation center of the output end And
The rotation transmission unit includes a first gear connected to the input terminal, a second gear rotating in engagement with the first gear, a third gear interlocking on the same axis as the second gear, and a first rotating engagement with the third gear An inward gear, a second inward gear interlocking on the same axis as the first inward gear, and a fourth gear connected to the output terminal and rotating in engagement with the second inward gear. .
상기 탄성체는 한 쌍의 스프링으로 이루어지고, 상기 연결부의 일단부에는 상기 한 쌍의 스프링 사이에 개재되는 스프링블록이 마련되는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치.According to claim 1,
The elastic body is composed of a pair of springs, a gravity compensation device capable of bi-directional compensation, characterized in that a spring block interposed between the pair of springs is provided at one end of the connection portion.
상기 토크 보상부는, 상기 탄성체의 양단부를 지지하는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치.According to claim 2,
The torque compensation unit, a gravity compensation device capable of bi-directional compensation, characterized in that it further comprises a fixing portion for supporting both ends of the elastic body.
상기 회전 전달부는 상기 제4기어를 축회전가능하게 지지하는 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치.According to claim 1,
The rotation transmission unit is a gravity compensation device capable of bidirectional compensation, characterized in that it further comprises a carrier that supports the fourth gear to be axially rotatable.
상기 캐리어는 상기 제2내접기어의 내부 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치.The method of claim 5,
The carrier is a gravity compensation device capable of two-way compensation, characterized in that accommodated in the inner space of the second internal gear.
상기 회전 전달부는 상기 제4기어와 함께 상기 제2내접기어의 내주면을 따라 등간격으로 배치되어 상기 제2내접기어와 맞물리는 보조기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 보상이 가능한 중력보상장치.According to claim 1,
The rotation transmission unit is a gravity compensation device capable of bi-directional compensation, characterized in that it further comprises an auxiliary gear that is disposed at equal intervals along the inner circumferential surface of the second internal gear together with the fourth gear.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180123905A KR102099772B1 (en) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Gravity compensation device capable of bi-directional compensation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180123905A KR102099772B1 (en) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Gravity compensation device capable of bi-directional compensation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102099772B1 true KR102099772B1 (en) | 2020-04-13 |
Family
ID=70224696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180123905A KR102099772B1 (en) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | Gravity compensation device capable of bi-directional compensation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102099772B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990017507A (en) | 1997-08-25 | 1999-03-15 | 윤종용 | LCD panel test device |
KR20080017311A (en) | 2005-04-15 | 2008-02-26 | 가레트 더블유. 브라운 | Equipoising support apparatus |
KR20110123012A (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-14 | 한국과학기술연구원 | Weight compensation mechanism and method using bevel gear and robot arm using the same |
KR20140106899A (en) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 고려대학교 산학협력단 | Geared type gravity compensating unit |
KR20180097432A (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-31 | 고려대학교 산학협력단 | Position holding apparatus based on passive gravity compensation |
-
2018
- 2018-10-17 KR KR1020180123905A patent/KR102099772B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990017507A (en) | 1997-08-25 | 1999-03-15 | 윤종용 | LCD panel test device |
KR20080017311A (en) | 2005-04-15 | 2008-02-26 | 가레트 더블유. 브라운 | Equipoising support apparatus |
KR20110123012A (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-14 | 한국과학기술연구원 | Weight compensation mechanism and method using bevel gear and robot arm using the same |
KR20140106899A (en) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 고려대학교 산학협력단 | Geared type gravity compensating unit |
KR20180097432A (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-31 | 고려대학교 산학협력단 | Position holding apparatus based on passive gravity compensation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101284987B1 (en) | Torque-free robot arm using multi-DOF counterbalance mechanism based on double parallelogram mechanism | |
KR101437767B1 (en) | Geared type gravity compensating unit | |
EP1829651B1 (en) | Joint structure of a robot | |
US8307732B2 (en) | Parallel link robot | |
KR101190228B1 (en) | Weight compensation mechanism and method using bevel gear and robot arm using the same | |
JP5778793B2 (en) | Door opening and closing device | |
EP2619469B1 (en) | Stiffness adjustable rotary joint | |
TWI687346B (en) | Bicycle derailleur gear, particularly a front derailleur gear, with improved reliability | |
KR101270031B1 (en) | Weight compensation mechanism and robot arm using the same | |
CN104416580A (en) | Joint driving device and robot | |
JP2008275139A (en) | Two parallel shaft hinge module | |
KR20110111580A (en) | Active actuator module | |
KR102099772B1 (en) | Gravity compensation device capable of bi-directional compensation | |
CN112976050A (en) | Joint structure of robot | |
EP1365176A2 (en) | Motor driving device | |
KR102009291B1 (en) | Apparatus of robot joint | |
GB2243142A (en) | An articulated robot | |
KR101332694B1 (en) | a haptic device with weight compensation function | |
CN212407298U (en) | Hinge at outer flexible screen terminal | |
US10981509B2 (en) | Drive mechanism and rear view device | |
CN115961852A (en) | Vehicle hinge driving device | |
EP0994280A2 (en) | Face gear transmission assembly, in particular for aircraft application | |
KR101306766B1 (en) | Linear actuator type joint module and robot arm thereof | |
EP2397647B1 (en) | Tubular gearmotor for actuating roller blinds | |
JP2008095935A (en) | Two parallel shaft hinge module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |