KR102207613B1 - Rotating Type Mechanism - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘은 일 측에 제1 유니버셜 조인트들이 마련된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트로부터 소정 간격 이격하여 마련되고, 제2 유니버셜 조인트들이 마련된 공유 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 제1 유니버셜 조인트들과 상기 공유 플레이트의 제2 유니버셜 조인트들을 연결하는 부속체인들; 및 상기 베이스 플레이트에서 상기 공유 플레이트 방향으로 연장하는 출력링크를 포함할 수 있다.A rotational mechanism according to an embodiment of the present invention includes a base plate provided with first universal joints on one side; A shared plate provided spaced apart from the base plate by a predetermined distance and provided with second universal joints; Accessory chains connecting the first universal joints of the base plate and the second universal joints of the shared plate; And an output link extending from the base plate to the shared plate.
Description
본 발명은 회전형 메커니즘에 관련된 것으로 보다 구체적으로는 회전형 다 자유도를 가지는 공간형 평행사변형 구조를 통하여 출력링크에 구동력을 제공하는 회전형 메커니즘에 관련된 것이다.The present invention relates to a rotary mechanism, and more specifically, to a rotary mechanism that provides a driving force to an output link through a spatial parallelogram structure having a rotary multi-degree of freedom.
메커니즘 예를 들어, 손목 메커니즘은 로봇의 끝 단에 부착되어 로봇 손의 방위각을 제어하는 목적으로 활용되며 햅틱기기나 방위각 제어가 요구되는 다양한 산업분야에도 활용되고 있다. Mechanism For example, the wrist mechanism is attached to the end of the robot and is used for the purpose of controlling the azimuth angle of the robot hand, and is also used in various industrial fields requiring haptic devices or azimuth control.
기존 손목 메커니즘 구조는 직렬형, 병렬형, 혼합형 등 다양한 구조가 있으며 특히 병렬 구조의 경우는 작업공간이나 기구학 특성은 직렬 구조에 비하여 그 우수성이 떨어지지만 정밀도, 강성, 그리고 관성의 측면에서는 우수한 특성을 가지고 있다. Existing wrist mechanism structure has various structures such as series type, parallel type, and mixed type. Especially, in the case of parallel structure, the work space and kinematic characteristics are inferior to the serial structure, but excellent characteristics in terms of precision, stiffness and inertia. Have.
즉, 병렬 구조 메커니즘은 직렬 구조 메커니즘에 비하여 강성 및 정밀도 측면에서 우수한 특성이 있으며 무거운 구동 엑츄에이터를 지면 쪽으로 배치할 수 있으므로 관성 측면에서도 우수한 것으로 알려져 있다. That is, the parallel structure mechanism is known to be superior to the serial structure mechanism in terms of rigidity and precision, and it is known to be superior in inertia because a heavy driving actuator can be disposed toward the ground.
병렬 구조 손목 메커니즘의 경우 넓은 작업공간과 우수한 기구학 특성이 요구되지만 대부분의 기존 병렬 구조 손목 메커니즘의 경우 작업공간이 충분하지 않거나 부피가 커서 손목구조에 적합하지 않으므로 그 성능의 개선이 요구된다.In the case of the parallel structure wrist mechanism, a wide work space and excellent kinematic characteristics are required, but in the case of most existing parallel structure wrist mechanisms, the work space is insufficient or bulky, so it is not suitable for the wrist structure, and thus, improvement of its performance is required.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 넓은 작업공간을 가지는 회전형 메커니즘을 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a rotary mechanism having a wide working space.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 부피가 최소화된 회전형 메커니즘을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a rotary mechanism in which the volume is minimized.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기계적 간섭이 최소화된 회전형 메커니즘을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a rotary mechanism in which mechanical interference is minimized.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘은, 일 측에 제1 유니버셜 조인트들이 마련된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트로부터 소정 간격 이격하여 마련되고, 제2 유니버셜 조인트들이 마련된 공유 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 제1 유니버셜 조인트들과 상기 공유 플레이트의 제2 유니버셜 조인트들을 연결하는 부속체인들; 및 상기 베이스 플레이트에서 상기 공유 플레이트 방향으로 연장하는 출력링크를 포함할 수 있다.A rotary mechanism according to an embodiment of the present invention includes a base plate having first universal joints provided on one side; A shared plate provided spaced apart from the base plate by a predetermined distance and provided with second universal joints; Accessory chains connecting the first universal joints of the base plate and the second universal joints of the shared plate; And an output link extending from the base plate to the shared plate.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 플레이트에는 상기 부속체인들의 일 측이 연결되는 적어도 두 개의 제1 유니버셜 조인트들과, 상기 출력링크의 일 측이 연결되는 한 개의 유니버셜 조인트를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the base plate may include at least two first universal joints to which one side of the accessory chains are connected, and one universal joint to which one side of the output link is connected.
일 실시 예에 따르면, 상기 공유 플레이트에는 상기 부속체인들의 타 측이 연결되는 적어도 두 개의 제2 유니버셜 조인트들과, 상기 출력링크의 타 측이 연결되는 한 개의 유니버셜 조인트를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the sharing plate may include at least two second universal joints to which the other side of the accessory chains are connected, and one universal joint to which the other side of the output link is connected.
일 실시 예에 따르면, 상기 부속체인들이 연결되는 적어도 두 개의 제1 유니버셜 조인트는, 회전력을 전달 받는 구동관절일 수 있다.According to an embodiment, at least two first universal joints to which the accessory chains are connected may be driving joints that receive rotational force.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 플레이트에는 상기 부속체인들의 일 측이 연결되는 제1-1 유니버셜 조인트 및 제1-2 유니버셜 조인트가 마련되고, 상기 공유 플레이트에는 상기 부속체인들의 타 측이 연결되는 제2-1 유니버셜 조인트 및 제2-2 유니버셜 조인트가 마련되고, 상기 부속체인들은 상기 제1-1 유니버셜 조인트와 상기 제2-1 유니버셜 조인트를 연결하는 제1 부속체인과, 상기 제1-2 유니버셜 조인트와 상기 제2-2 유니버셜 조인트를 연결하는 제2 부속체인으로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, the base plate is provided with a 1-1 universal joint and a 1-2 universal joint to which one side of the accessory chains are connected, and a second universal joint to which the other side of the accessory chains is connected to the sharing plate. A 2-1 universal joint and a 2-2 universal joint are provided, and the accessory chains include a first accessory chain connecting the 1-1 universal joint and the 2-1 universal joint, and the 1-2 universal joint. It may be made of a second accessory chain connecting the joint and the 2-2 universal joint.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 부속체인과 상기 제2 부속체인은 서로 평행할 수 있다.According to an embodiment, the first accessory chain and the second accessory chain may be parallel to each other.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1-1 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-1 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행하고, 상기 제1-2 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-2 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행할 수 있다.According to an embodiment, two axial directions of the 1-1 universal joint and two axial directions of the 2-1 universal joint are parallel to each other, and two axes of the 1-2 universal joint A direction and two axial directions of the 2-2 universal joint may be parallel to each other.
일 실시 예에 따르면, 상기 부속체인들 및 상기 출력링크 내부 공간은 작업공간으로 정의될 수 있다.According to an embodiment, the subchains and the inner space of the output link may be defined as a working space.
일 실시 예에 따르면, 상기 출력링크의 일 측은 상기 베이스 플레이트의 제1 유니버셜 조인트들 중 어느 하나와 연결되고, 상기 출력링크의 타 측은 상기 공유 플레이트의 제2 유니버셜 조인트들 중 어느 하나와 연결될 수 있다.According to an embodiment, one side of the output link may be connected to any one of the first universal joints of the base plate, and the other side of the output link may be connected to any one of the second universal joints of the sharing plate. .
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 플레이트에는 상기 부속체인들의 일 측이 연결되는 제1-1 유니버셜 조인트, 제1-2 유니버셜 조인트 및 제1-3 유니버셜 조인트가 마련되고, 상기 공유 플레이트에는 상기 부속체인들의 타 측이 연결되는 제2-1 유니버셜 조인트, 제2-2 유니버셜 조인트 및 제2-3 유니버셜 조인트가 마련되고, 상기 부속체인들은 상기 제1-1 유니버셜 조인트와 상기 제2-1 유니버셜 조인트를 연결하는 제1 부속체인, 상기 제1-2 유니버셜 조인트와 상기 제2-2 유니버셜 조인트를 연결하는 제2 부속체인 및 상기 제1-3 유니버셜 조인트와 상기 2-3 유니버셜 조인트를 연결하는 제3 부속체인으로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, the base plate is provided with a 1-1 universal joint, a 1-2 universal joint, and a 1-3 universal joint to which one side of the accessory chains are connected, and the shared plate includes the accessory chain. A 2-1 universal joint, a 2-2 universal joint, and a 2-3 universal joint to which the other side of the unit is connected are provided, and the accessory chains include the 1-1 universal joint and the 2-1 universal joint. A first accessory chain that connects, a second accessory chain that connects the 1-2 universal joint and the 2-2 universal joint, and a third accessory that connects the 1-3 universal joint and the 2-3 universal joint It can be made of a chain.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 부속체인, 상기 제2 부속체인 및 상기 제3 부속체인은 서로 평행할 수 있다.According to an embodiment, the first accessory chain, the second accessory chain, and the third accessory chain may be parallel to each other.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1-1 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-1 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행하고, 상기 제1-2 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-2 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행하고, 상기 제1-3 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-3 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행할 수 있다.According to an embodiment, two axial directions of the 1-1 universal joint and two axial directions of the 2-1 universal joint are parallel to each other, and two axes of the 1-2 universal joint The direction and the two axial directions of the 2-2 universal joint are parallel to each other, and the two axial directions of the 1-3 universal joint and the two axial directions of the 2-3 universal joint are parallel to each other. can do.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 부속체인의 사이 공간이 작업공간으로 정의되고, 상기 출력링크는 상기 작업공간에 위치하되, 중공이 마련된 실린더로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, a space between the first to third accessory chains is defined as a working space, and the output link is located in the working space, but may be formed of a cylinder having a hollow.
일 실시 예에 따르면, 상기 실린더의 자세를 제어하도록 상기 실린더의 외주면의 외주면을 감싸며, 상기 베이스 플레이트 및 상기 공유 플레이트 중 적어도 어느 하나의 플레이트에 연결된 실린더 자세 가이더를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the cylinder posture guider may further include a cylinder posture guider that surrounds the outer periphery of the outer periphery of the cylinder to control the posture of the cylinder and is connected to at least one of the base plate and the shared plate.
본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘은, 일 측에 제1 유니버셜 조인트들이 마련된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트로부터 소정 간격 이격하여 마련되고, 제2 유니버셜 조인트들이 마련된 공유 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 제1 유니버셜 조인트들과 상기 공유 플레이트의 제2 유니버셜 조인트들을 연결하는 부속체인들; 및 상기 베이스 플레이트에서 상기 공유 플레이트 방향으로 연장하는 출력링크를 포함할 수 있다. 또한 제1 유니버셜 조인트들의 두 개의 회전 축의 방향과 제2 유니버셜 조인트들의 두 개의 회전 축의 방향은 서로 평행할 수 있으며, 부속체인들 또한 평행할 수 있다. A rotary mechanism according to an embodiment of the present invention includes a base plate having first universal joints provided on one side; A shared plate provided spaced apart from the base plate by a predetermined distance and provided with second universal joints; Accessory chains connecting the first universal joints of the base plate and the second universal joints of the shared plate; And an output link extending from the base plate to the shared plate. Further, the directions of the two rotation axes of the first universal joints and the directions of the two rotation axes of the second universal joints may be parallel to each other, and the accessory chains may also be parallel.
이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 메커니즘은 부속체인들의 평행이 출력링크의 회전에도 불구하고 유지되므로 넓은 작업공간을 제공할 수 있고, 작업공간에 마련된 와이어 하네스를 안정적으로 수용할 수 있다.Accordingly, the mechanism according to an embodiment of the present invention can provide a wide working space because the parallelism of the accessory chains is maintained despite the rotation of the output link, and can stably accommodate the wire harness provided in the working space.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 셜명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘의 제작 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘의 다른 제작 예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 도시한다.1 and 2 are views for explaining a rotary mechanism according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram for explaining a rotating mechanism according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining driving of a rotary mechanism according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a rotational mechanism according to a modified example of the present invention.
6 is a schematic diagram for explaining a rotary mechanism according to a modified example of the present invention.
7 shows an example of manufacturing a rotary mechanism according to a modified example of the present invention.
8 shows another example of manufacturing a rotary mechanism according to a modified example of the present invention.
9 shows a rotary mechanism according to another modified example of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective description of technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the present specification, "connection" is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘의 구동을 설명하기 위한 도면이다.1 and 2 are views for explaining a rotary mechanism according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic diagram for explaining a rotary mechanism according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is the present invention It is a view for explaining the driving of the rotary mechanism according to an embodiment of.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘(100)은, 베이스 플레이트(110), 공유 플레이트(150) 및 출력링크(146) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 설명하기로 한다.1 to 3, the
상기 베이스 플레이트(110)는 상기 회전형 메커니즘(100)의 기저 면을 제공할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(110)의 일 측에는 제1 유니버셜 조인트들이 마련될 수 있다. 상기 제1 유니버셜 조인트들의 수는 특별한 제한은 없으나 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 3개일 수 있다.The
상기 제1 유니버셜 조인트는 상기 베이스 플레이트(110)의 일 측에 3개 마련될 수 있다. 즉, 제1-1 유니버셜 조인트(122), 제1-2 유니버셜 조인트(124) 및 제1-3 유니버셜 조인트(126)이 마련될 수 있다. 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122), 제1-2 유니버셜 조인트(124) 및 제1-3 유니버셜 조인트(126)는 상기 베이스 플레이트(110)의 테두리 측에 마련될 수 있다.Three first universal joints may be provided on one side of the
상기 공유 플레이트(150)는 상기 베이스 플레이트(110)로부터 소정 거리 이격하여 배치될 수 있다. 상기 공유 플레이트(150)의 일 측에는 제2 유니버셜 조인트들이 마련될 수 있다. 상기 제2 유니버셜 조인트들의 수는 특별한 제한은 없으나, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 3개일 수 있다. 다른 관점에서 제2 유니버셜 조인트들의 수는 제1 유니버셜 조인트들의 수와 동일할 수 있다.The
상기 제2 유니버셜 조인트는 상기 공유 플레이트(150)의 일 측에 3개 마련될 수 있다. 즉, 제2-1 유니버셜 조인트(132), 제2-2 유니버셜 조인트(134) 및 제2-3 유니버셜 조인트(136)가 마련될 수 있다. Three second universal joints may be provided on one side of the
상기 제1 유니버셜 조인트와 상기 제2 유니버셜 조인트는 부속체인들에 의하여 연결될 수 있다. 부속체인이라 함은 베이스 플레이트에서 생성된 회전 운동을 공유 플레이트로 전달하는 연결 로드로 정의될 수 있다.The first universal joint and the second universal joint may be connected by means of accessory chains. An accessory chain can be defined as a connecting rod that transmits the rotational motion generated by the base plate to the shared plate.
구체적으로 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 상기 제2-1 유니버셜 조인트(132)는 제1 부속체인(142)에 의하여 연결될 수 있고, 상기 제1-2 유니버셜 조인트(124)와 상기 제2-2 유니버셜 조인트(134)는 제2 부속체인(144)에 의하여 연결될 수 있다. 또한 상기 제1-3 유니버셜 조인트(126)와 상기 제2-3 유니버셜 조인트(136)은 출력링크(146)에 의하여 연결될 수 있다.Specifically, the 1-1
이 때, 상기 제1 부속체인(142), 제2 부속체인(144) 및 상기 출력링크(146)의 내부 공간은 작업공간으로 정의될 수 있다. 이러한 작업공간은 엔드 이펙터로 제공되는 와이어를 거치하는 공간으로 활용될 수 있다.In this case, the inner space of the
제1 부속체인(142), 제2 부속체인(144) 및 출력링크(146)는 서로 평행할 수 있다. 특히 제1 부속체인(142)과 제2 부속체인(144)은 서로 평행할 수 있다.The
상기 출력링크(146)는 상기 베이스 플레이트(110)에서 상기 공유 플레이트(150) 방향으로 연장할 수 있다. 상기 출력링크(146)가 상기 공유 플레이트(150)를 관통하여 통과할 수 있도록 상기 공유 플레이트(150)에는 컷오프(cutoff) 영역이 마련될 수 있다.The
상기 출력링크(146)의 일 단에는 엔드 이펙터(end effector)가 연결될 수 있다. An end effector may be connected to one end of the
한편, 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 상기 제1-2 유니버셜 조인트(124)는 회전력을 제공하는 구동관절로 기능할 수 있다. 즉, 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 상기 제1-2 유니버셜 조인트(124)에는 각각 회전모터가 연결될 수 있다. 이는 일 예이며, 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 상기 제1-2 유니버셜 조인트(124) 중 하나만 구동관절로 기능할 수 있음은 물론이다.Meanwhile, the 1-1
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 유니버셜 조인트의 두 개의 축과 제2 유니버셜 조인트의 두 개의 축은 서로 평행할 수 있다. 보다 구체적으로 제1-1 유니버셜 조인트(122)는 두 개의 회전 축을 가지며, 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 대향하는 제2-1 유니버셜 조인트(132)도 두 개의 회전 축을 가질 수 있다. 이 때, 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)의 두 개의 회전 축 중 하나의 축은 상기 제2-1 유니버셜 조인트(132)의 두 개의 회전 축 중 하나의 축과 평행할 수 있다. 또한 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)의 두 개의 회전 축 중 나머지 축은 상기 제2-1 유니버셜 조인트(132)의 두 개의 회전 축 중 나머지 축과 평행할 수 있다.Referring to FIG. 3, two axes of a first universal joint and two axes of a second universal joint according to an embodiment of the present invention may be parallel to each other. More specifically, the 1-1th universal joint 122 may have two rotational axes, and the 2-1th universal joint 132 opposite to the 1-1st
같은 방식으로 제2-1 유니버셜 조인트(124)는 두 개의 회전 축을 가지며, 상기 제2-1 유니버셜 조인트(124)와 대향하는 제2-2 유니버셜 조인트(134)도 두 개의 회전 축을 가질 수 있다. 이 때, 상기 제1-2 유니버셜 조인트(124)의 두 개의 회전 축 중 하나의 축은 상기 제2-2 유니버셜 조인트(134)의 두 개의 회전 축 중 하나의 축과 평행할 수 있다. 또한 상기 제1-2 유니버셜 조인트(124)의 두 개의 회전 축 중 나머지 축은 상기 제2-2 유니버셜 조인트(134)의 두 개의 회전 축 중 나머지 축과 평행할 수 있다.In the same way, the 2-1
상기 유니버셜 조인트들의 회전 축의 제한 조건에 의하여, 회전형 2-자유도를 가지는 공간형 평행사변형 구조는, 출력링크로 이루어지는 하나의 직렬형 2-자유도 링크에 회전 구동력을 제공할 수 있다.Due to the limiting condition of the rotational axes of the universal joints, the spatial parallelogram structure having a rotational 2-degree of freedom can provide rotational driving force to one serial 2-degree of freedom link consisting of an output link.
도 4를 참조하면, 제1 유니버셜 조인트(122) 및/또는 제2 유니버셜 조인트(124)에 회전력이 인가되는 경우, 제1 부속체인(142) 및 제2 부속체인(144)는 회전력에 대응하여 회전하게 된다. 이에 따라 제1 부속체인(142)에 연결된 제2-1 유니버셜 조인트(132)와 제2 부속체인(144)에 연결된 제2-2 유니버셜 조인트(134)도 회전하게 된다. 이에 따라 공유 플레이트(150)가 상기 베이스 플레이트(110)와 평행을 유지하면서 중심 축으로부터 틸팅되게 된다. 이로써, 제3-1 유니버셜 조인트(126)과 제3-2 유니버셜 조인트(136)도 대응하여 회전하게 되므로, 출력링크(146)도 회전할 수 있는 것이다. 또한 제1 및 제2 부속체인(142, 144) 간의 평행도 지속될 수 있다. 4, when a rotational force is applied to the first
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 부속체인들이 평행으로 운동하는 두 개의 유니버셜 관절로 연결된 링크로 이루어지므로, 부속체인의 운동으로 인한 기계적 간섭을 최소화할 수 있으면서, 메커니즘의 부피를 최소화할 수 있다. 나아가, 유니버셜 관절을 가지는 직렬링크를 출력링크로 가지며 출력링크는 공간형 평형사변형 메커니즘 구조를 활용하여 구동되는 병렬 구조이므로, 우수한 기구학 특성은 물론 높은 강성도, 고정밀도, 낮은 관성 등 다양한 측면에서 우수한 성능을 가지며 기구학 해석 또한 매우 단순한 구조를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the accessory chains are made of links connected by two universal joints that move in parallel, mechanical interference due to movement of the accessory chain can be minimized, and the volume of the mechanism can be minimized. Furthermore, since the serial link with universal joint is used as the output link and the output link is a parallel structure driven by using a spatial equilibrium quadrilateral mechanism structure, excellent kinematic characteristics as well as high stiffness, high precision, low inertia, etc. And kinematic analysis can also provide a very simple structure.
또한 부속체인의 지면에 구동관절이 위치하므로 관성을 최소화할 수 있으며, 부속체인들의 내부 공간으로 정의되는 작업공간이 넓으면서도 출력링크의 각도 변화에도 불구하여 여전히 유지되므로 유효한 공간을 제공할 수 있다.In addition, since the driving joint is located on the ground of the accessory chain, inertia can be minimized, and the working space defined as the inner space of the accessory chains is wide, but it is still maintained despite the change in the angle of the output link, thus providing an effective space.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하였다. 이하 도 5 내지 도 8을 참조하여 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기로 한다. The rotational mechanism according to an embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a rotational mechanism according to a modified example will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
도 5는 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 셜명하기 위한 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘의 제작 예를 도시하고, 도 8은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘의 다른 제작 예를 도시한다. 설명의 편의를 위하여 상술한 구성과 중복되는 부분은 설명을 생략하기로 한다.5 is a view for explaining a rotary mechanism according to a modified example of the present invention, Figure 6 is a schematic diagram for explaining the rotary mechanism according to a modified example of the present invention, Figure 7 is a modified example of the present invention It shows an example of manufacturing a rotary mechanism according to the example, and Figure 8 shows another manufacturing example of the rotary mechanism according to a modified example of the present invention. For convenience of description, descriptions of parts that overlap with the above-described configuration will be omitted.
도 5 및 도 6을 참조하면 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘(100')은 베이스 플레이트(100)에 3 개의 유니버셜 조인트 예를 들어, 제1-1 유니버셜 조인트(122), 제1-2 유니버셜 조인트(124) 및 제1-3 유니버셜 조인트(126)를 포함할 수 있다. 또한 공유 플레이트(150)에 3 개의 유니버셜 조인트 예를 들어, 제2-1 유니버셜 조인트(132), 제2-2 유니버셜 조인트(134) 및 제2-3 유니버셜 조인트(136)를 포함할 수 있다. 또한, 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 제2-1 유니버셜 조인트(132), 제1-2 유니버셜 조인트(124)와 제2-2 유니버셜 조인트(134), 제1-3 유니버셜 조인트(126)와 제2-3 유니버셜 조인트(136)은 서로 대향할 수 있다. 상기 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 제2-1 유니버셜 조인트(132)는 제1 부속체인(142)으로 연결되고, 제1-2 유니버셜 조인트(124)와 제2-2 유니버셜 조인트(134)는 제2 부속체인(144)로 연결되고, 제1-3 유니버셜 조인트(126)와 제2-3 유니버셜 조인트(136)는 제3 부속체인(146)으로 연결될 수 있다.5 and 6, the rotational mechanism 100' according to a modified example of the present invention includes three universal joints on the
상기 제1 부속체인(142), 상기 제2 부속체인(144) 및 상기 제3 부속체인(146)은 서로 평행할 수 있다. 또한, 제1-1 유니버셜 조인트(122)와 제2-1 유니버셜 조인트(132)의 두 개의 회전 축은 서로 평행하고, 제1-2 유니버셜 조인트(124)와 제2-2 유니버셜 조인트(134)의 두 개의 회전 축은 서로 평행하고 제1-3 유니버셜 조인트(126)와 제2-3 유니버셜 조인트(136)의 두 개의 회전 축은 서로 평행할 수 있다.The
상기 제1 부속체인(142), 상기 제2 부속체인(144) 및 상기 제3 부속체인(146)의 내부공간으로 정의되는 작업공간에는 중공이 형성된 실린더(170)가 마련될 수 있다. 상기 실린더(170)의 중공으로는 상기 실린더(170)의 일 단에 체결되는 엔드 이펙터 조작을 위한 와이어들이 수용될 수 있다. 즉 출력링크가 실린더(170)로 이루어질 수 있다.A
상기 실린더(170)의 일 측 예를 들어, 외주면에는 상기 실린더(170)의 자세를 제어하는 실린더 자세 가이더(180)가 마련될 수 있다. 상기 실린더 자세 가이더(180)는 상기 베이스 플레이트(110) 및 상기 공유 플레이트(150) 중 적어도 하나의 플레이트와 베어링 결합될 수 있다. A
상기 공유 플레이트(150)가 회전하는 경우, 상기 공유 플레이트(150)에 결합된 실린더 자세 가이더(180)도 연동하여 회전하게 된다. 이에 따라 상기 실린더 자세 가이더(180)에 의하여 실린더(170)의 자세가 제어될 수 있다. When the shared
일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘(100')의 구동은 앞서 상술한 일 실시 예에 따른 회전형 메커니즘(100)에 대응하므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.Since the driving of the
도 7은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘(100')의 제작 예를 도시하되, 제1-1 유니버셜 조인트(122), 제1-2 유니버셜 조인트(124) 및 제1-3 유니버셜 조인트(126) 각각이 구동관절의 역할을 하는 경우의 제작 예를 도시한다. 즉, 제1-1 유니버셜 조인트(122), 제1-2 유니버셜 조인트(124) 및 제1-3 유니버셜 조인트(126) 각각에 회전 모터가 연결된 제작 예를 도시한다.7 shows an example of manufacturing a rotary mechanism 100' according to a modified example of the present invention, but the 1-1
이와 달리 도 10은 본 발명의 일 변형 예에 따른 회전형 메커니즘(100')의 제작 예를 도시하되, 두 개의 유니버셜 조인트가 구동관절의 역할을 하는 경우의 제작 예를 도시한다. 즉, 두 개의 유니버셜 조인트에 회전 모터가 연결된 제작 예를 도시한다.In contrast, FIG. 10 shows an example of manufacturing a rotary mechanism 100' according to a modified example of the present invention, but illustrates an example of manufacturing when two universal joints serve as driving joints. That is, a manufacturing example in which a rotary motor is connected to two universal joints is shown.
도 9는 본 발명의 다른 변형 예에 따른 회전형 메커니즘을 도시한다. 앞서 설명한 일 변형 예와 중복되는 부분은 제외하고 차별되는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.9 shows a rotary mechanism according to another modified example of the present invention. Excluding the overlapping portions from the above-described modified example, a description will be made focusing on the different configurations.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 변형 예에 따른 회전형 메커니즘(100'')은 기립 자세의 회전 모터(184)와 회전 모터(184)로부터의 회전력을 전달하는 전달 베벨 기어(182)를 포함할 수 있다. 상기 전달 베벨 기어(182)는 상기 회전 모터(184)로부터의 회전력을 베이스 플레이트의 유니버셜 조인트로 전달할 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 전달 베벨 기어(182)는 회전 모터(184)의 출력 측에 마련된 베벨 기어와 맞물려 회전함으로써, 상기 회전 모터(184)로부터의 회전력을 유니버셜 조인트로 전달할 수 있다. Referring to FIG. 9, a rotational mechanism 100'' according to another modified example of the present invention includes a
상기 회전 모터(184)와 상기 전달 베벨 기어(182)로 이루어진 동력부는 도 7과 같이 3개 마련될 수도 있고 도 8과 같이 3개 마련될 수도 있다.Three power units made of the
상기 회전 모터(184)가 기립 자세를 가지기 때문에, 회전 모터(184) 내부 공간도 작업공간으로 활용될 수 있으므로, 작업공간이 넓어지며, 회전형 메커니즘(100'')의 평면 상의 부피를 최소화할 수 있다. Since the
이상 설명한 본 발명의 실시 예 및 변형 예들에 따르면, 공간형 2(또는 3 이상)-자유도 평형사변형 모듈은 두 개 이상의 부속체인으로 구성될 수 있으며 각 부속체인은 두 개의 유니버셜 관절을 연결한 직렬링크의 형태로서 공간형 2-자유도 평형사변형 모듈의 베이스 플레이트와 공유 플레이트 사이에 연결된다. 이 때, 공간형 2(또는 3 이상)-자유도 평형사변형 모듈을 구성하는 각 부속체인의 첫 번째 회전관절은 모두 구동관절로 활용할 수 있는 구조를 제공할 수 있다. According to the embodiments and modifications of the present invention described above, the spatial 2 (or 3 or more)-degree of freedom equilibrium quadrilateral module may be composed of two or more accessory chains, and each accessory chain is a series connecting two universal joints. In the form of a link, it is connected between the base plate and the shared plate of the spatial two-degree of freedom equilibrium quadrilateral module. In this case, the first rotational joint of each accessory chain constituting the spatial type 2 (or 3 or more)-degree of freedom equilibrium quadrilateral module can provide a structure that can be utilized as a driving joint.
또한 본 발명에 따르면, 회전형 2(또는 3 이상)-자유도를 가지는 공간형 평행사변형 구조는, 출력링크로 이루어지는 하나의 직렬형 2-자유도 링크에 회전 구동력을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, a spatial parallelogram structure having a rotation type 2 (or 3 or more) degrees of freedom can provide rotational driving force to one serial type 2-degree of freedom link composed of an output link.
또한 본 발명에 따르면, 무거운 회전 모터는 지면에 가까운 베이스 플레이트에 마련될 수 있다. In addition, according to the present invention, the heavy rotary motor may be provided on a base plate close to the ground.
또한 부속체인 간의 평행이 지속적으로 유지되기 때문에 작업공간에 가해지는 기계적 간섭이 최소화될 수 있다. In addition, because the parallelism between the chains is constantly maintained, mechanical interference in the work space can be minimized.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.
100, 100', 100'' : 회전형 메커니즘
110: 베이스 플레이트
122, 124, 126, 132, 134, 136 : 유니버셜 조인트
150: 공유 플레이트100, 100', 100'': rotary mechanism
110: base plate
122, 124, 126, 132, 134, 136: Universal joint
150: shared plate
Claims (9)
상기 베이스 플레이트로부터 소정 간격 이격하여 마련되고, 제2 유니버셜 조인트들이 마련된 공유 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 제1 유니버셜 조인트들과 상기 공유 플레이트의 제2 유니버셜 조인트들을 연결하는 부속체인들; 및
상기 베이스 플레이트에서 상기 공유 플레이트 방향으로 연장하는 출력링크를 포함하되,
상기 제1 유니버셜 조인트들은 제1-1 유니버셜 조인트, 제1-2 유니버셜 조인트 및 제1-3 유니버셜 조인트로 이루어지고,
상기 제2 유니버셜 조인트들은 제2-1 유니버셜 조인트, 제2-2 유니버셜 조인트 및 제2-3 유니버셜 조인트로 이루어지며,
상기 부속체인들은 상기 제1-1 유니버셜 조인트와 상기 제2-1 유니버셜 조인트를 연결하는 제1 부속체인, 상기 제1-2 유니버셜 조인트와 상기 제2-2 유니버셜 조인트를 연결하는 제2 부속체인 및 상기 제1-3 유니버셜 조인트와 상기 2-3 유니버셜 조인트를 연결하는 제3 부속체인으로 이루어지되,
상기 제1 내지 제3 부속체인의 사이공간이 작업공간으로 정의되고,
상기 출력링크는 상기 작업공간에 위치하되, 중공이 마련된 실린더로 이루어지며,
상기 실린더의 자세를 제어하도록 상기 실린더의 외주면의 외주면을 감싸며, 상기 베이스 플레이트 및 상기 공유 플레이트 중 적어도 어느 하나의 플레이트에 연결된 실린더 자세 가이더를 더 포함하는, 회전형 메커니즘.A base plate on which first universal joints are provided on one side;
A shared plate provided spaced apart from the base plate by a predetermined distance and provided with second universal joints;
Accessory chains connecting the first universal joints of the base plate and the second universal joints of the shared plate; And
Including an output link extending from the base plate in the direction of the sharing plate,
The first universal joints are composed of a 1-1 universal joint, a 1-2 universal joint, and a 1-3 universal joint,
The second universal joints are composed of a 2-1 universal joint, a 2-2 universal joint, and a 2-3 universal joint,
The accessory chains are a first accessory chain connecting the 1-1 universal joint and the 2-1 universal joint, a second accessory chain connecting the 1-2 universal joint and the 2-2 universal joint, and Consisting of a third accessory chain connecting the 1-3 universal joint and the 2-3 universal joint,
The space between the first to third accessory chains is defined as a working space,
The output link is located in the working space, but is made of a hollow cylinder,
The rotational mechanism further comprises a cylinder attitude guider surrounding the outer peripheral surface of the outer peripheral surface of the cylinder to control the attitude of the cylinder, and connected to at least one of the base plate and the shared plate.
상기 제1 부속체인, 상기 제2 부속체인 및 상기 제3 부속체인은 서로 평행한, 회전형 메커니즘.The method of claim 1,
The first accessory chain, the second accessory chain, and the third accessory chain are parallel to each other.
상기 제1-1 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-1 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행하고,
상기 제1-2 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-2 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행하고,
상기 제1-3 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향과 상기 제2-3 유니버셜 조인트가 가지는 두 개의 축 방향은 서로 평행한, 회전형 메커니즘.The method of claim 1,
The two axial directions of the 1-1 universal joint and the two axial directions of the 2-1 universal joint are parallel to each other,
The two axial directions of the 1-2 universal joint and the two axial directions of the 2-2 universal joint are parallel to each other,
The two axial directions of the 1-3 universal joint and the two axial directions of the 2-3 universal joint are parallel to each other.
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