KR20200081203A - Rotating Type Mechanism - Google Patents
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- B25J17/0258—Two-dimensional joints
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Abstract
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 rotating mechanism, and more particularly, to a rotating mechanism providing a driving force to an output link through a spatial parallelogram structure having a rotating 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 used for the purpose of controlling the azimuth 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. The existing wrist mechanism structure has various structures such as series type, parallel type, and mixed type. In particular, in the case of parallel structure, the work space and kinematic characteristics are inferior to those of the series structure, but they have excellent properties in terms of precision, rigidity, 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 superior in terms of stiffness and precision compared to the series structure mechanism, and is known to be excellent in terms of inertia because a heavy driving actuator can be arranged 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 a parallel structure wrist mechanism, a large work space and excellent kinematics characteristics are required, but in most of the existing parallel structure wrist mechanisms, there is not enough work space or a large volume, so it is not suitable for the wrist structure, and thus improvement in 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 rotating 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 rotating mechanism with a minimal volume.
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 rotating mechanism with minimal mechanical interference.
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 rotating mechanism according to an embodiment of the present invention includes: a base plate having first universal joints on one side; A shared plate provided at a predetermined distance from the base plate, 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 in the direction of 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 one 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 shared 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 one embodiment, the at least two first universal joints to which the accessory chains are connected may be a driving joint that receives 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 one 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 is connected, and the other side of the accessory chains are connected to the shared 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 It may be composed 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, the two axial directions of the first-1 universal joint and the two axial directions of the 2-1 universal joint are parallel to each other, and the two axes of the 1-2 universal joint are The direction and the 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 spaces inside the accessory chains and the output link may be defined as a work 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 one 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 shared 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 one 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 is connected, and the shared plate has the accessory chain The 2-1 universal joint, the 2-2 universal joint, and the 2-3 universal joint to which the other side of the connection is connected are provided, and the accessory chains connect the 1-1 universal joint and the 2-1 universal joint. A first accessory chain connecting, a second accessory chain connecting the 1-2 universal joint and the 2-2 universal joint, and a third accessory connecting the 1-3 universal joint and the 2-3 universal joint It may consist 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, the two axial directions of the first-1 universal joint and the two axial directions of the 2-1 universal joint are parallel to each other, and the two axes of the 1-2 universal joint are The direction 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 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 and third accessory chains is defined as a work space, and the output link is located in the work space, but may be made of a cylinder provided with 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 of the present invention, a cylinder posture guider may be further provided to cover an outer circumferential surface of the outer circumferential surface of the cylinder to control the posture of the cylinder and 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 rotating mechanism according to an embodiment of the present invention includes: a base plate having first universal joints on one side; A shared plate provided at a predetermined distance from the base plate, 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 in the direction of the shared plate. In addition, the directions of the two axes of rotation of the first universal joints and the directions of the two axes of rotation 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 rotating mechanism according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a rotating mechanism according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the driving of the rotary mechanism according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a rotating mechanism according to a modification of the present invention.
6 is a schematic diagram for clarifying a rotating mechanism according to a modification of the present invention.
7 shows an example of manufacturing a rotary mechanism according to a modification of the present invention.
8 shows another manufacturing example of a rotating mechanism according to a modification of the present invention.
9 shows a rotating mechanism according to another variant of the 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, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit 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 to ensure that the disclosed contents are thorough and complete and that the spirit of the present invention is 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 another component, or 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.Further, 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. Therefore, what is referred to as the first component in one embodiment may be referred to as the second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification,'and/or' is used to mean including at least one of the components 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, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. Also, terms such as “include” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, elements, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features, numbers, steps, or configurations. It should not be understood as excluding the possibility or presence of elements or combinations thereof. In addition, in this specification, "connecting" is used in a sense to include both indirectly connecting a plurality of components, and directly 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.In addition, in the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions 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 the rotary mechanism according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic view for explaining the rotary mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is the present invention It is a view for explaining the driving of the rotating mechanism according to an embodiment of the.
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 shared
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 shared
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 accessory chains. The accessory chain may be defined as a connecting rod that transmits rotational motion generated from 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 first-first
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.At this time, 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.On the other hand, 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 the first universal joint and two axes of the second universal joint according to an embodiment of the present invention may be parallel to each other. More specifically, the 1-1
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.According to the restriction condition of the rotational axis of the universal joints, the spatial parallelogram structure having a rotational two-degree of freedom can provide rotational driving force to one serial two-degree of freedom link composed 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. Referring to FIG. 4, when 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 composed of links connected by two universal joints moving in parallel, it is possible to minimize mechanical interference due to movement of the accessory chains and minimize the volume of the mechanism. Furthermore, since the serial link with universal joints is the output link and the output link is a parallel structure driven by using the spatial equilibrium quadrilateral mechanism structure, it has excellent kinematic characteristics as well as excellent performance in various aspects such as high stiffness, high precision, and low inertia. 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, the inertia can be minimized, and the working space defined as the internal space of the accessory chains is wide and still maintains despite the change in the angle of the output link, thereby 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 rotary mechanism according to an embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a rotating 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, FIG. 6 is a schematic diagram for clarifying a rotary mechanism according to a modified example of the present invention, and FIG. 7 is a modified example of the present invention An example of manufacturing a rotary mechanism according to an example is shown, and FIG. 8 shows another example of manufacturing the rotary mechanism according to a modified example of the present invention. For convenience of description, a description overlapping 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
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. For example, 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 rotating mechanism 100' according to one modification corresponds to 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.Figure 7 shows an example of the production of a rotating mechanism 100' according to a modified example of the present invention, 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.On the other hand, FIG. 10 shows an example of manufacture of the rotary mechanism 100' according to one modification of the present invention, but shows an example of manufacture when two universal joints serve as a driving joint. That is, an example of manufacture in which a rotating 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 rotating mechanism according to another variant of the invention. Except for the parts that overlap with the above-described one modified example, a description will be given focusing on the differentiated configuration.
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, the
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.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 modified examples of the present invention described above, the spatial type 2 (or 3 or more)-degree-of-freedom equilibrium quadrilateral module can be composed of two or more accessory chains, and each accessory chain is a series in which two universal joints are connected. In the form of a link, it is connected between the base plate and the shared plate of the spatial two-degree-of-freedom equilateral quadrilateral module. At this time, 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, the spatial parallelogram structure having a rotation type 2 (or 3 or more)-degrees of freedom can provide rotational driving force to one series type two-degrees-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, a heavy rotating 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, since the parallelism between the accessory chains is continuously maintained, mechanical interference to the working 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.As described 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 skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible 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'': rotating 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 포함하는, 회전형 메커니즘.A base plate provided with first universal joints on one side;
A shared plate provided at a predetermined distance from the base plate, 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
And an output link extending from the base plate in the direction of the shared plate.
상기 베이스 플레이트에는 상기 부속체인들의 일 측이 연결되는 적어도 두 개의 제1 유니버셜 조인트들과, 상기 출력링크의 일 측이 연결되는 한 개의 유니버셜 조인트를 포함하는, 회전형 메커니즘.According to claim 1,
The base plate includes 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.
상기 공유 플레이트에는 상기 부속체인들의 타 측이 연결되는 적어도 두 개의 제2 유니버셜 조인트들과, 상기 출력링크의 타 측이 연결되는 한 개의 유니버셜 조인트를 포함하는, 회전형 메커니즘.According to claim 2,
The shared plate includes at least two second universal joints to which the other side of the accessory chains are connected, and a universal joint to which the other side of the output link is connected.
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 이루어지는, 회전형 메커니즘.According to claim 1,
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,
The shared plate is provided with a 2-1 universal joint and a 2-2 universal joint to which the other side of the accessory chains are connected,
The accessory chains include a first accessory chain connecting the 1-1 universal joint and the 2-1 universal joint, and a second accessory chain connecting the 1-2 universal joint and the 2-2 universal joint. Consisting of, a rotating mechanism.
상기 제1 부속체인과 상기 제2 부속체인은 서로 평행한, 회전형 메커니즘.According to claim 4,
The first accessory chain and the second accessory chain are parallel to each other, a rotating mechanism.
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 평행한, 회전형 메커니즘.According to claim 4,
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,
A rotational mechanism in which two axial directions of the 1-2 universal joint and two axial directions of the 2-2 universal joint are parallel to each other.
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 연결되는, 회전형 메커니즘.According to claim 1,
One side of the output link is connected to any one of the first universal joints of the base plate,
The other side of the output link is connected to any one of the second universal joints of the shared plate, a rotating mechanism.
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 이루어지는, 회전형 메커니즘.According to claim 1,
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 is connected,
The shared plate is provided with a 2-1 universal joint, a 2-2 universal joint, and a 2-3 universal joint to which the other side of the accessory chains are connected,
The accessory chains include 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 A rotating mechanism consisting of a third accessory chain connecting the 1-3 universal joint and the 2-3 universal joint.
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 8,
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,
Two axial directions of the 1-2-2 universal joint and two axial directions of the 2-2 universal joint are parallel to each other,
A rotational mechanism in which two axial directions of the 1-3 universal joint and two axial directions of the 2-3 universal joint are parallel to each other.
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