KR102418655B1 - 마그네틱 인터페이스를 구비하는 구동 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도구를 구동하기 위한 구동 유닛(8)에 관한 것으로, 해당 유닛은 모터(12)와, 구동 모듈(18)에 의해 축(16) 주위를 회전 방식으로 구동되는 휠(32)을 포함하는 적어도 하나의 제1 구동 모듈(18)을 포함한다. 구동 모듈(18)은 휠(32)을 둘러싸는 마그네틱 링(22)을 포함하되, 해당 링은 휠(32)과 자기적인 힘-전달 방식으로 연결되고, 모터(12)와 기계적인 힘-전달 방식으로 연결된다.

Description

마그네틱 인터페이스를 구비하는 구동 유닛{DRIVE UNIT HAVING A MAGNETIC INTERFACE}

본 발명은 도구(tool)를 구동하고 탈착 가능하게 결합하기 위한 마그네틱 인터페이스(magnetic interface)를 구비하는 구동 유닛(drive unit)에 관한 것이다.

특허 출원 WO2007/075864호는 수술용 기구가 수술용 로봇에 작동 가능하게 결합될 수 있도록 하는 기계적 인터페이스를 개시한다. 인터페이스는 기구 측에 네 개의 회전 가능한 회전체를 가지며, 로봇 측에 상보적(complementary) 디자인의 네 개의 회전 가능한 회전체가 형태-잠금(form-locking) 방식으로 연결될 수 있다. 로봇 측 회전체는 로봇에 통합된 구동 유닛에 의해 구동될 수 있다. 형태-잠금 방식을 통해, 토크(torque)는 각 로봇 측 회전체로부터 기구 측 회전체로 전송될 수 있다.

다만, 기구를 로봇에 결합할 때, 대응하는 회전체가 서로 정렬되어 꼬이지 않도록 해야 한다. 그렇지 않으면 기구의 결합이 차단된다. 따라서 회전체들은 사용자에 의해 수동으로 서로에 대해 배향되거나(oriented), 또는 회전체들의 자동 배향(orientation)을 가능하게 하는 추가의 메카니즘(mechanism)이 제공되어야 한다.

따라서 본 발명은 형태-잠금 연결을 위해 회전체들이 서로 배향될 필요가 없는, 기구를 연결하기 위해 단순화된 인터페이스를 갖는 구동 유닛을 생성하는 문제점에 기초한다.

이러한 문제점은, 모터를 포함하는 적어도 하나의 제1 구동 모듈과, 상기 구동 모듈에 의해 축(axis) 주위를 회전(rotary) 방식으로 구동되는 제1 휠(wheel)을 구비하는 구동 유닛을 통해 해결될 수 있는데, 상기 구동 모듈은 상기 제1 휠을 감싸는 마그네틱 링(magnetic ring)을 포함하고, 상기 제1 휠은 자기적인 힘-전달(magnetically force-transmitting) 방식으로 연결되고, 상기 모터는 기계적인 힘-전달(mechanically force-transmitting) 방식으로 연결된다.

상기 모터로서 전기 모터를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 모터는 기계적인 힘-전달 연결(mechanically force-transmitting connection)을 통해 마그네틱 링을 구동하는데, 모터의 구동력 또는 토크(torque)는 두 연결되는 부품 사이의 기계적 접촉을 통해 전달된다. 형태-잠금 연결, 예를 들어 기어 드라이브와 마찰 연결, 예를 들어 벨트 드라이브는 모터의 구동력 또는 토크를 마그네틱 링으로 전달하고 축 주위를 회전시키는 기계적인 힘-전달 연결로서 사용될 수 있다.

반대로, 자기적인 힘-전달 연결은 마그네틱 링으로부터 마그네틱 링에 의해 둘러싸인 제1 휠로 토크를 비-접촉 방식으로 전달한다. 제1 휠 또한 축 주위를 회전가능하도록 실장되므로, 자기적 상호 작용에 의해, 회전하는 마그네틱 링에 의해 운반되어 결과적으로 회전식으로 구동된다. 결과적으로, 제1 휠로의 구동력의 전달은 형태 잠금 연결 없이 가능하다.

마그네틱 링이 휠과의 자기적 상호 작용에 관여할 수 있도록, 마그네틱 링은 그 내주(inner circumference)에 휠과의 자기적 견인(magnetic traction)에 관여하는 복수의 영구 자석을 구비한다. 역으로, 복수의 영구 자석은 휠의 외주(outer circumference) 상에 분포될 수 있으며, 이는 마그네틱 링과의 견인(traction)을 생성한다. 영구자석은 영구자석이 장착된 휠 또는 마그네틱 링에 대응하는 부품의 원주 주위에 분포된 강자성체를 유리하게 자화시킨다.

중심 자석에 인접한 자석은 휠의 원주를 둘러싸는 복수의 자기장을 얻기 위해 중심 자석과 반대 극성을 갖는 것이 유리하다.

모터와 마그네틱 링 사이의 기계적인 힘 전달 연결은 기어를 포함하는 것이 유리하다. 기어는 특히 웜 기어(worm gear)로 설계되어, 높은 기어비(gear ratio)를 허용한다. 여기서, 모터는 마그네틱 링의 외주 상에 배열된 기어링(gearing)과 맞물린 웜을 구동할 수 있다.

구동 유닛은, 모터에 의해 축 주위를 회전 방식으로 구동되는 마그네틱 링을 각각 갖는 적어도 두 개의 구동 모듈을 포함할 수 있다. 구동 모듈은 그 축이 서로 동축인 상태로 배열될 수 있다. 적어도 제2 구동 모듈의 마그네틱 링은 제2 휠을 둘러싸고, 이 휠을 구동시키기 위해 마그네틱 링은 자기적인 힘 전달 방식으로 휠과 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동 모듈들은 동일한 부분의 개수를 증가시켜 경제적으로 제조할 수 있도록 동일한 설계로 이루어진다.

구동 모듈에 의해 구동되는 휠을 사용하여 추가 구성 요소를 구동할 수 있다. 예를 들어, 제1 휠은 샤프트(shaft)에 연결될 수 있다. 구동 유닛이 제2 구동 모듈에 의해 구동될 수 있는 적어도 제2 휠을 포함하면, 샤프트는 제2 휠을 통해 연장될 수 있다.

제2 휠은 샤프트를 둘러싸고 샤프트 주위를 움직일 수 있도록 장착된 샤프트 슬리브(shaft sleeve)와 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 휠의 구동력은 접근 가능하고, 구동 유닛의 단일 구동 측으로부터 픽업될 수 있다. 즉, 구동 유닛은 두 개의 휠의 구동력이 구동 유닛으로부터 전달될 수 있는 하나의 출력만을 필요로 한다.

원칙적으로, 샤프트를 제1 휠과 연결하기 위하여 상이한 연결들이 선택될 수 있다. 제1 변형예에 따르면, 샤프트는 형태-잠금 방식으로 회전 가능하게 고정되고, 예를 들어 텅-앤드-그루브 연결(tongue-and-groove connection)에 의해 축 방향으로 이동 가능한 휠과 연결된다. 이는, 휠에서 샤프트로 토크가 전송되는 반면, 샤프트는 휠에 대해 축 방향으로 자유롭게 움직일 수 있게 한다.

제2 변형예에 따르면, 샤프트와 휠의 연결은 스크류 나사산(screw thread)의 형태로 설계된다. 이를 통해 휠의 회전 운동을 샤프트의 축 방향 이동 운동으로 변환할 수 있다.

제3 변형예에 따르면, 상기 제1 및 제2 변형예가 서로 결합되어 구동 유닛이 각각 휠을 구동하는 두 개의 구동 모듈을 포함하며, 샤프트가 회전 가능하게 고정되고 축 방향으로 이동 가능한 방식으로 두 개의 휠 중 하나와 연결되고 나산에 의해 다른 휠과 연결된다. 이는 샤프트가 하나의 휠을 통해 회전 가능하고 다른 휠을 통해 축 방향으로 조정될 수 있음을 의미한다.

복수의 구동 모듈이 구동 유닛에 내장되는 경우 컴팩트(commpact)한 배치를 이루기 위해, 구동 모듈은 공통 축을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.

마그네틱 링과 그것에 둘러싸인 휠은 바람직하게는 자기력이 전달될 수 있는 에어 갭(air gap) 또는 중간 공간(intermediate space)에 의해 분리된다. 복수의 구동 모듈이 간격을 두고 배치된 경우, 개별 구동 모듈의 중간 공간은 바람직하게는 서로 축 방향으로 정렬되게 설계된다. 이를 위해, 각각의 휠의 외경(outer diameter)과 각각의 마그네틱 링의 내경(inner diameter)은 예를 들어 각각의 크기가 동일할 수 있다.

세균-불침투성(impermeable) 장벽은, 예를 들어 슬리브(sleeve)의 형태로 중간 공간을 통해 연장될 수 있다. 슬리브는 마그네틱 링 또는 휠과의 자기적 연결을 방지하기 위해 바람직하게는 비-자화성 물질로 이루어진다. 그러나 슬리브는 마그네틱 링과 휠 사이에 자기적인 힘-전달 연결을 허용한다.

세균-불침투성 특성은 무균 상태로 유지되어야 하는 작업 공간의 오염에 대한 보호 기능을 수행한다. 이는 예를 들어 구동 유닛이 수술 도구를 구동하기 위해 수술장(operating theatre)에서 사용될 수 있음을 의미한다.

각각의 구동 모듈은 바람직하게 구동 모듈의 마그네틱 링이 적어도 하나의 롤러 베어링(roller bearing)에 의해 유지되는 장착 세그먼트(mounting segment)를 포함한다. 장착 세그먼트는 구동 유닛의 하우징(housing)과 견고하게 연결될 수 있다. 이는 마그네틱 링이 구동 유닛의 하우징에 대해 축 주위를 회전 가능하도록 장착될 수 있게 한다.

마그네틱 링 또는 링은 바람직하게 롤러 베어링의 외경(outer diameter)보다 큰 외경의 기어 링을 지닌다. 이는, 예를 들어 웜 기어 형태로 설계된 기계적인 힘-전달 연결의 웜을 마그네틱 링의 외주에 배치하고 마그네틱 링의 기어 링과 맞물릴 수 있음을 의미한다. 또한, 대형 기어 링은 기어의 높은 기어 비(gear ratio)를 가능하게 한다.

복수의 구동 모듈의 장착 세그먼트들은 서로 플러그 연결될 수 있다. 그러한 플러그 연결은 조립을 단순화하고 구동 유닛의 하우징에 대한 모든 구동 모듈의 고정 연결을 가능하게 한다.

마그네틱 링에 의해 둘러싸인 휠들은 마그네틱 링에 탈착 가능하게 수용된 조립체를 형성하도록 연결될 수 있다. 조립체는 예를 들어 회전 가능한 휠이 특정 툴 기능, 예를 들어 툴 상에 위치하는 엔드 이펙터(end effector)의 작동의 제어를 위한 제어 드라이브로 사용되는 도구의 동작 유닛을 나타낼 수 있다.

형태 잠금 연결에 비해, 힘-전달 요소의 상호 방향성 즉, 이 경우 휠과 마그네틱 링의 상호 방향성이 필요하지 않기 때문에, 마그네틱 링과 관련하여 휠의 방향성에 주의를 기울일 필요없이 조립체가 마그네틱 링에 삽입되거나 마그네틱 링으로부터 제거될 수 있기 때문에, 휠과, 대응하는 마그네틱 링 사이의 자기적인 힘-전달 연결은 조립체 또는 도구의 간단한 변화를 가능하게 한다.

휠들은 바람직하게 롤러 베어링을 통해 회전 가능하고 축 방향으로 움직일 없는 방식으로 서로 연결된다. 이는, 마그네틱 링과 유사하게, 휠이 엇갈린 간격으로 배열되고, 특히 조립체를 형성하기 위해 서로에 대해 공통의 종축(longitudinal axis) 주위를 회전 가능한 간단한 구조를 가능하게 한다.

조립체는 휠들이 배열되고 마그네틱 링을 수용하는 하우징에 반경 방향으로 고정되는 두 개의 접촉 요소를 포함할 수 있다. 이들 접촉 요소는 원추형일 수 있고, 하우징 내에서 대응되게 형성된 접촉 표면 상에 지지될 수 있다. 이는 조립체의 휠이 마그네틱 링의 공통 축과 동축으로 하우징에 장착되고, 대응하는 마그네틱 링에 대해 일정한 에어 갭을 그 둘레에 유지한다는 것을 의미한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 대한 이하의 기술에서 설명된다.
도 1은 기구가 장착된 로봇을 도시한 도면;
도 2는 삽입된 기구를 구비한 구동 유닛의 단면을 도시한 도면;
도 3은 기구가 없는 구동 유닛의 단면을 도시한 도면;
도 4는 기구를 도시한 도면;
도 5는 구동 유닛의 구동 모듈의 단면을 도시한 도면;
도 6은 기구의 기단부에서의 조작 유닛을 단면으로 도시한 도면;
도 7은 연장된 위치에서 선회 기구 및 엔드 이펙터를 구비한 기구의 말단부를 도시한 도면;
도 8은 각진 위치에서의 도 7의 기구의 말단부를 도시한 도면;
도 9는 기구의 말단부를 단면으로 나타낸 도면;
도 10은 기구의 작동 가능성을 테이블 형태로 나타낸 개요를 도시한 도면;
도 11은 엔드 이펙터의 그리퍼(gripper)가 열린 위치에 있는 기구의 말단부를 도시한 도면;
도 12는 엔드 이펙터가 선회 기구에 대해 회전된 기구의 말단부를 도시한 도면;
도 13은 기구의 종축 주위를 회전한 말단부를 도시한 도면;
도 14는 제2 실시예의 선회 기구를 갖는 말단부를 도시한 도면;
도 15는 제3 실시예의 선회 기구를 갖는 말단부를 도시한 도면;
도 16은 제4 실시예의 선회 기구를 갖는 말단부를 도시한 도면.

도 1은 로봇(10)과 로봇(10)에 결합된 기구(30)를 도시한다. 로봇(10)은 로봇(10)을 임의의 적절한 대상(object)에 고정시키는 역할을 하는 고정 요소(fixing element)(1)를 포함한다. 고정 요소(1)에는 암 요소(arm element)(5)와 고정 요소(1)를 회전 가능하게 연결하는 관절 조인트(articulated joint)(2)가 연결된다. 제2 암 요소(6)는 관절 조인트(3)를 통해 암 요소(5)와 회전 가능하게 연결된다. 암 요소(6)에는 추가의 관절 조인트(4)를 통해 사용자가 로봇(10) 및/또는 기구(30)를 제어할 수 있게 하는 입력 소자(7)가 연결된다.

세 개의 관절 요소(2, 3, 4) 각각은 서로에 대해 수직인 방향성을 갖는 두 개의 회전 축을 구비하여 하나의 관절 조인트의 두 연결 측면 상에서 회전 운동이 가능하다. 이는, 로봇(10)이 자유도(degree of freedom) 6으로 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 로봇(10)의 대응 제어를 가능하게 하기 위해, 입력 소자(7)는 바람직하게 자유도 6으로 수동으로 움직일 수 있는 캡(cap)을 갖는다. 이러한 로봇 제어 소자에 대한 보다 상세한 설명은 출원인의 미공개 특허 출원 DE102013019869호에서 찾을 수 있다.

로봇(10)의 말단부는 플랜지(flange)(9)를 통해 입력 소자(7)에 견고하게 연결된 구동 유닛(8)에 의해 형성된다. 기구(30)는 구동 유닛(8)과 교환 가능하게 결합될 수 있고, 구동 유닛에(8)에 의해 구동되거나 또는 작동될 수 있다.

도 2는 삽입된 기구(30)를 구비하는 구동 유닛(8)의 단면도를 도시하고, 도 3은 기구가 없는 구동 유닛(8)의 단면도를 도시하며, 도 4는 구동 유닛(8)으로부터 분리된 기구(30)를 도시한다.

기구(30)는 네 개의 휠(31, 32, 33, 34)을 구비하는 조작 유닛(19)과, 좌측 외륜(31) 옆의 좌측에 인접한 베이스 요소(46)와 우측 외륜(34) 옆의 우측에 인접한 접촉 요소(45)를 구비한다. 선회 기구(79)에 의해 휠 슬리브(44)와 연결된 엔드 이펙터(60)의 이동을 구동하기 위해 휠(31, 32, 33, 34)은 서로에 대해, 그리고 베이스 및 접촉 요소(45, 46)에 대해 회전할 수 있다. 베이스 요소(45)와 접촉 요소(46)는 엔드 이펙터(60)의 방향으로 원추형으로 가늘어지는 형상을 가질 수 있다.

구동 유닛(8)은 플랜지(9)와 견고하게 연결된 하우징(15)을 갖는다. 구동 유닛(8)은 축(16)을 따르는 전체적으로 중공(hollow)이어서, 기구(30)를 구동 유닛(8)과 결합시키기 위해, 기구(30)는 일 측으로부터 축(16)을 따라 구동 유닛(8) 내로 도입될 수 있다.

기구(30)가 결합된 상태에서, 접촉 요소(45)는 구동 유닛(8)의 하우징(15) 내에 대응되게 형성된 리미트 스톱(limit stop)(39)에 반하여 정지하게 된다. 리미트 스톱(39)은 하우징(15) 내에 스프링 장착되고 기구(30) 상에 예압을 가한다.

리미트 스톱(39)에 대향하는 하우징(15)의 측면은 기구(30)의 베이스 요소(46)가 결합한 상태로 놓이게 되는 추가 리미트 스톱(40)을 갖는다. 리미트 스톱(40)는 바람직하게 베이스 요소(46)에 대응되게 또한 원추형으로 형성된다.

리미트 스톱(39, 40)은 기구(30)가 축 방향으로 미끄러지는 것을 방지한다. 축(16)으로부터 시작하는 축 방향 및 반경 방향으로의 기구(30)의 한정된 플러그-인 위치는 두 개의 리미트 스톱(39, 40)뿐만 아니라 기구(30)의 접촉 및 베이스 요소(45, 46)의 원추형 설계를 통해 결정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이는 구동 유닛(8)을 관통하는 축(16)과 기구(30)를 관통하는 종축(38)의 동축 정렬을 허용한다.

홀딩 요소(58)는 결합된 상태에서 베이스 요소(46)가 하우징(15)에 대해 회전하거나 축(16)을 따라 구동 유닛(8) 내에서 축 방향으로 미끄러지는 것을 방지하기 위해 기구(30)를 하우징(15)과 탈착 가능하게 고정하는 하우징(15) 상에 바람직하게 제공된다. 홀딩 요소(58)는 강자성 물질로 구성된 베이스 요소(46)에 유지력(holding force)을 가하는 자석을 포함할 수 있다.

네 개의 동일한 구동 모듈(18)은 구동 유닛(8) 내에 내장된다. 제1 구동 모듈은 모터(11)에 의해 구동되는 마그네틱 링(21)을 포함하고, 제2 구동 모듈은 모터(12)에 의해 구동되는 마그네틱 링(22)을 포함하고, 제3 구동 모듈은 모터(13)에 의해 구동되는 마그네틱 링(23)을 포함하며, 제4 구동 모듈은 모터(14)에 의해 구동되는 마그네틱 링(24)을 포함한다. 각각의 마그네틱 링은 자석(25)이 구비된 중공 원통형 내부 섹션과 내부 섹션으로부터 반경 반향으로 돌출하는 기어 링(28) 형태의 외부 섹션을 포함한다. 네 개의 마그네틱 링(21, 22, 23, 24) 모두는 각각 적어도 하나의 롤러 베어링(29), 이 경우 외부 섹션의 각각의 측면 상에 두 개의 롤러 베어링(29)을 갖는 하우징(15) 내에 장착된다.

네 개의 구동 모듈(18) 모두를 나타내기 위해, 도 5는 그 구조와 기능적 원칙을 제2 구동 모듈(18)을 예시로 참고하여 보여준다. 구동 모듈(18)은 안정된 장착 세그먼트(20)를 갖는다. 모터(12)는 장착 세그먼트(20)와 견고하게 연결되고 기어(26)를 구동시킨다.

기어(26)는, 이 경우 웜 기어로서 설계되고 기어 링(28)과 맞물리는 웜(27)을 갖는다. 웜(27)은 베어링(17)에 의해 장착 세그먼트(20)에 대해 회전 가능하게 장착되고, 모터(12)에 의해 발생된 토크를 마그네틱 링(22)에 전달하여 이를 축(16) 주위로 회전 방식으로 구동시킨다. 그리하여 마그네틱 링(22)은 웜 휠로서 기능하고 기계적인 힘-전달 연결 방식으로 모터(12)와 연결된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 개별 구동 모듈(18)은 장착 세그먼트(20)를 통해 서로 함께 플러그되고, 각각의 장착 세그먼트(20)는, 도 3의 우측 상에 있는, 우측에 인접한 장착 세그먼트(20)의 상보적인 리세스에 결합하는 돌출부를 가져, 기어 링(28)은 상이한 장착 세그먼트(20)에 의해 좌우로 끼워진다. 한편으로, 플러그된 연결은 모듈식 구조 및 장착 세그먼트들(20) 사이의 고정된 정렬을 허용한다. 다른 한편으로, 장착 세그먼트(20)들은 구동 유닛(8)의 하우징(15)에 부착의 목적으로 사용되며, 이들은 예를 들어 함께 나사 결합되거나 또는 플러그 접속될 수 있다.

네 개의 구동 모듈(18)은 서로 인접하여 배열되고 각각의 마그네틱 링(21, 22, 23, 24)이 공통 축(16) 주위로 회전할 수 있도록 서로 동축으로 정렬된다. 네 개의 구동 모듈들(18)의 모터들은 개별적으로 제어될 수 있어서, 마그네틱 링들(21, 22, 23, 24)은 서로 독립적으로 회전하도록 설정될 수 있다.

마그네틱 링(21, 22, 23, 24)이 회전하면, 해당 마그네틱 링에 고정된 자석(25)도 함께 회전한다. 상기 자석(25)으로서 영구 자석이 사용되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 전자석도 사용될 수 있다.

상기 기구(30)의 조작 유닛(19)의 네 개의 휠(31, 32, 33, 34)은 기구(30)의 종축(38) 주위에 동심원으로 배열되고, 기구(30)가 구동 유닛(8)과 결합될 때, 이들 휠의 각각은 마그네틱 링(21, 22, 23, 24)에 둘러싸인다. 즉, 마그네틱 링(21)이 휠(31) 둘레에 동심원으로 배치되면, 마그테닉 링(22)은 휠(32) 등을 중심으로 동심원으로 배열된다(도 2 및 도 4 참조).

각각의 휠(31, 32, 33, 34)은 원주 상에 자석(25)과 자기적 견인(magnetic traction)으로 결합하는 복수의 강자성체(36) 형태의 구동-력-전달 구조(driving-force-transmitting structure)를 갖는다. 따라서, 모터 구동 마그네틱 링(21, 22, 23, 24)은 한편으로는, 상기 기구(30)의 구동 유닛(8)과의 탈착 가능한 결합을 가능하게 하고, 다른 한편으로는, 상기 마그네틱 링(21, 22, 23, 24)에 대응하는 기구(30)의 조작 유닛(19)의 휠(31, 32, 33, 34)에 토크를 전달한다. 다시 말해, 각 마스네틱 링(21, 22, 23, 24)은 대응하는 휠(31, 32, 33, 34)과 자기적인 힘-전달 방식으로 연결된다.

도 6은 상기 기구(30)의 조작 유닛(19)을 단면으로 도시한다. 네 개의 휠(31, 32, 33, 34)의 쌍들은 각 경우에 종축(38) 주위를 회전 가능하도록 롤러 베어링(47)을 통해 서로 연결되고, 정해진 간격으로 서로 나란히 배치된다. 좌측 외륜(left-hand outer wheel)(31)은 베이스 요소(46) 상으로 가압되는 베어링(47)에 의해 베이스 요소(46) 상에서 회전 가능하도록 지지된다. 우측 외륜(right-hand outer wheel)(34)은 상기 접촉 요소(45) 상으로 가압되는 베어링(47)에 의해 상기 접촉 요소(45) 상에서 지지된다.

두 개의 휠(31, 32, 33, 34) 사이에 배치된 베어링(47)의 경우에, 베어링(47)의 바깥 링이 휠(31, 32, 33, 34) 중 하나로 가압되고 베어링(47)의 내부 링은 다른 휠(31, 32, 33, 34) 상으로 가압된다.

상기 각 휠(31, 32, 33, 34)의 일 측에 배치된 베어링들(47)은 베어링(47)에 의해 연결된 구조 요소의 축 방향 응집력(axial cohesion)을 보장한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 강자성체(36)는 휠의 원주 상에서 이용 가능한 표면적을 최적으로 사용하기 위해 베어링(47)의 축 방향으로 중첩될 수 있다.

좌측 휠(31)에 인접한 휠(32)은 제1 샤프트(42)와 회전 불가능하게 연결된다. 상기 회전 불가능한 연결(non-rotatable connection)은 제1 축(42)과 연결된 설부(tongue)(55) 및 휠(32)에 리세스된 홈(54)과의 텅-앤드-그루브 연결의 형태이며, 축 방향의 상대적 이동뿐만 아니라 제1 샤프트(42)와 휠(32) 사이의 토크의 전달을 가능하게 한다. 설부(55)는 이 경우에 샤프트(42)가 견고하게 연결된 우측 슬리브(52)의 일부를 형성할 수 있다. 텅-앤드-그루브 연결 대신에, 예를 들어 스플라인드 샤프트 연결(splined shaft connection)도 선택될 수 있다.

제1 샤프트(42)는 외부 나사산(thread)(56)에 의해 우측 휠(34)에 인접한 휠(33)의 내부 나사산(53)과 맞물린다. 외부 나사산(56)은 제1 샤프트(42)와 견고하게 연결된 슬리브(52) 상에 위치한다.

외부 나사산(56)와 내부 나사산(53)은 제2 휠(33)의 회전 운동을 종축(38)을 따르는 제1 샤프트(42)의 병진 운동으로 변환하는 스크류 나사산(screw thread)을 형성한다. 나사산의 피치(pitch)는 코어/나사산 비율(ratio)을 결정하고 그에 따라 회전 당 진폭이 결정된다.

그루브(54)와 설부(55)의 길이의 차이는 제1 샤프트(42)의 축 방향 자유도(freedom of movement)를 결정한다. 대안적으로, 예를 들어 볼 스크류 드라이브와 같은 다른 회전-병진 변환 기어 기구가 선택될 수 있다.

두 개의 휠(32, 33)은 상호 작용하여, 두 개의 휠(32, 33) 중 하나가 회전할 때 제1 샤프트(42)는 종축(38)을 따라 병진 운동 또는 축 방향 운동을 수행하고, 양 휠(32, 33)이 동시에 회전할 때 종축(38) 주위의 회전 운동을 수행한다.

휠(34)은, 제1 샤프트(42)와 동축으로 배열되고 이를 둘러싸는 샤프트 슬리브(44)와 견고하게 연결된다. 제3 휠(34)의 회전을 통해, 샤프트 슬리브(44)가 구동되어 제1 샤프트(42)에 대해 종축(38) 주위를 회전한다. 선회 기구(swivel mechanism)(79)에 의해 샤프트 슬리브(44)와 연결되는 엔드 이펙터(60) 또한 종 축(38) 주위를 회전한다.

제1 샤프트(42) 내에서, 이 경우 전체적으로 중공인, 제2 샤프트(41)는 종축(38)과 동축으로 배치된다. 제2 샤프트(41)는 (롤러) 베어링(49)에 의해 회전 가능하고 축 방향으로 고정된 방식으로 제1 샤프트(42)에 연결된다. 즉, 제1 샤프트(42)와 제2 샤프트(41) 사이의 상대적 운동은 축 방향 운동을 통해서가 아니라 회전 운동을 통해서만 가능하다. 그리하여 제2 샤프트(41)는 공통되는 종축(38) 주위를 제1 샤프트(42)에 대해 회전할 수 있고, 제1 샤프트(42)의 축 방향 운동의 경우 후자에 의해 수행되어, 제2 샤프트(41)는 제1 샤프트(42)와 함께 축 방향으로 항상 움직이지만, 제1 샤프트와는 독립적으로 회전할 수 있다.

제2 샤프트(41)는 휠(31)과 회전 불가능하게(non-rotatably) 연결된다. 회전 불가능한 연결은 제2 샤프트(41)와 연결된 설부(50) 및 휠(31)에 리세스된 홈(48)과의 텅-앤-그루브 연결 형태이며, 축 방향의 상대적 운동뿐만 아니라 제2 샤프트(41)와 휠(31) 사이의 토크의 전달을 가능하게 한다. 제1 샤프트(42)가 축 방향으로 운동하는 동안에 제2 샤프트(41)가 함께 반송되는 한, 제2 샤프트(41)는 휠(31) 내에서 축 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다.

설부(50)는 이 경우 제2 샤프트(41)가 견고히 연결되어 있는 좌측 슬리브(51)의 일부를 형성할 수 있다. 텅-앤-그루브 연결 대신에, 예를 들어 스플라인 샤프트 연결 또한 선택될 수 있다. 그루브(48)와 설부(50)의 길이의 차이는 제2 샤프트(41)의 축 방향 자유도를 결정한다. 제1 및 제2 샤프트는 축 방향으로 함께 움직이므로, 그루브(48)와 설부(50)의 길이의 차이는 그루브(54)와 설부(55)의 길이의 차이와 같다.

기구(30)의 말단에 위치하는 엔드 이펙터(60)는 선회 기구(79)를 통해 샤프트 슬리브(44)와 선회 가능하게(swivelably) 연결된다. 선회 기구(79)는 샤프트 슬리브(44)와 견고하게 연결된 근위 부재(proximal member)(61)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 근위 부재(61)와 샤프트 슬리브(44)는 단일 부품으로 형성될 수 있다.

엔드 이펙터(60)의 베이스(63)에 결합된 선회 기구(79)의 원위 부재(distal member)(62)는 근위 부재(61)에 선회 가능하게 연결된다.

상기 근위 및 원위 부재들(61, 62)의 선회 가능한 연결은 근위 부재(61)가 원위 부재(62)에 대한 스러스트 베어링(thrust bearing)으로서 작용하는 임의의 설계의 선회 베어링에 의해 형성될 수 있다. 도 7(밀봉된 가장자리가 있는) 및 도 8(밀봉된 가장자리가 없는)에 도시된 바와 같이, 본 예시적인 실시예에서, 가이드 슬롯(72)이 근위 부재(61)에 형성되고 가이드 슬롯(75)이 원위 부재(62)에 형성되는 슬롯 가이드 시스템(slotted guide system)이 선회 베어링으로서 선택되었다.

하나의 부재(61, 62)의 가이드 슬롯(72, 75)은 다른 부재(62, 61)에 고정된 볼트(73, 74)와 상호작용하여 가이드 슬롯(72, 75)의 경로가 볼트(73, 74)의 가이드 역할을 한다. 적어도 하나의 가이드 슬롯(72, 75)은 상기 기구(30)의 종축(38)에 평행하지 않게 진행하는 경로를 갖는다. 상기 경로는 선형인 것이 바람직하지만, 대안적으로 곡선일 수 있다.

상기 원위 부재(62)의 상대적 움직임의 경우에, 가이드 슬롯(72, 75)에 가이드된 볼트(73, 74)가 가이드 슬롯의 경로를 따르고, 이에 따라 원위 부재(62)가 선회 운동하게 함으로써 엔드 이펙터(60)를 통해 길이 방향으로 연장되는 엔드 이펙터 축(76)은 기구(30)의 종축(38)에 대해 각을 이루게 된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 선회 운동은 통상적으로 종축(38)에 대해 배향된 선회 축(78) 주위에서 일어난다. 원위 부재(62)에 결합된 엔드 이펙터(60)는 따라서 이와 함께 선회한다.

엔드 이펙터(60)는 도 9에 도시된 방향으로 또는 그와 반대 방향(도 8에 도시된 바와 같은)으로 선회할 수 있다. 한 방향 또는 반대 방향으로의 선회 운동은 통상적으로 종축(38)에 평행하게 배향된 선회 축 주위에서 일어난다. 도 9에서, 엔드 이펙터(60)는 선회 축(78) 주위를 선회하고, 도 8에서 선회 축(78)으로부터 거리를 두고 그리고 그에 평행한 선회 축(미도시)을 중심으로 선회한다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 상기 선회 기구는 가이드 슬롯이 근위 부재 또는 원위 부재 중 하나에 리세스되고 다른 부재 상의 볼트와 상호 작용하고 볼트가 가이드 슬롯 내에서 회전 불가능하게 결합하는 가이드 슬롯 방향으로 신장된 단면을 갖는 단일 슬롯 가이드 시스템으로만 실현될 수 있다.

제1 샤프트(42)와 제2 샤프트(41)는 적어도 하나의 가요성(flexible) 부분 영역을 갖는다. 이 부분 영역은 선회 기구(79)를 통해 연장되고, 원위 부재(62)의 선회 운동의 경우에, 제1 샤프트(42) 및 제2 샤프트(41)가 그것에 따라 함께 선회할 수 있게 한다. 가용성 부분 영역은 양 샤프트(41, 42)에서 탄성적으로 변형될 수 있는 것이 바람직하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 샤프트(42)의 말단은 엔드 이펙터(60)의 베이스(63)에 견고하게 연결된다. 이는, 엔드 이펙터(60)의 베이스(63)가 제1 샤프트(42)에 의해 움직일 수 있음을 의미한다. 제1 샤프트(42)가 회전 방식으로 구동되면, 베이스(63)는 선회 기구(79)에 대해 엔드 이펙터 축(76)의 주위를 회전한다.

제1 샤프트(42)가 축 방향으로 구동되면, 엔드 이펙터(60)의 베이스(63)는 축 방향으로 움직여, 베이스(63)와 연결된 선회 기구(79)의 원위 부재(62)는 동시에 가이드 슬롯(72 또는 75)을 따라 미끄러지고 선회 축(78) 둘레로 선회 운동을 한다. 즉, 엔드 이펙터(60)는 제1 샤프트(42)의 축 방향 이동을 통해 선회될 수 있다.

샤프트 슬리브(44)가 회전 방식으로 구동되면, 선회 기구(79)는 엔드 이펙터(60)와 함께 종축(38) 주위를 회전한다.

엔드 이펙터는 기구(30)의 의도된 목적(예를 들어 산업용 또는 외과용 어플리케이션)에 따라 설계되고, 예를 들어 카메라, 광원, 블레이드(blade), 용접 전극(welding electrode) 또는 임의의 다른 유형의 도구를 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 엔드 이펙터(60)는 그리퍼 툴(gripper tool)로서 설계되어 두 개의 그리퍼(64, 65)를 구비하며, 이들 그리퍼는 그리퍼 축(68) 주위를 회전하기 위해 베이스(63)과 연결된다.

베이스(63)는 베어링(71)에 의해 선회 기구(79)의 원위 부재(62)와 연결되어 원위 부재(62)와 베이스(63)을 관통하는 엔드 이펙터 축(76) 주위를 회전한다.

두 그리퍼(64, 65)는 작동 부재(66)와 연결된다. 그 연결은, 바람직하게는 각각의 그리퍼(64, 65)가 가이드 슬롯(70)을 가지며 작동 부재(66)가 대응 볼트(69)를 지지하는 슬롯 가이드 시스템으로서 설계된다. 대안적으로, 그 반대의 배열이 선택될 수 있다.

작동 부재(66)는 엔드 이펙터 축(76)을 따라서 축 방향으로 변위 가능하도록 장착된다. 작동 부재(66)의 이동은 제2 샤프트(41)에 의해 구동된다. 이를 위하여, 구동 요소(77)가 스크류 나사산(67)에 의해 상기 작동 부재(66)와 결합하는 샤프트(41)의 말단에 부착된다. 스크류 나사산(67)은 제2 샤프트(41)의 회전 운동을 엔드 이펙터 축(76)을 따르는 작동 부재(66)의 방향 운동으로 변환한다.

작동 부재(66)의 변위 결과, 볼트(69)는 엔드 이펙터 축(76)을 따라서 이동하고 가이드 슬롯(70)에 의해 한정되는 경로를 따라 미끄러진다. 그리하여 볼트(69)는 가이드 슬롯(70)을 횡 방향으로 가압하고, 작동 부재(66)의 움직임 방향에 따라 그리퍼(64, 65)는 펼쳐지거나 또는 조이게 된다. 유리하게는, 상기 가이드 슬롯들(70)은, 그리퍼(64, 65)를 닫을 때 볼트(69)가 그리퍼(64, 65) 상에 가하는 힘이 가능한 최대의 집는 힘(clamping force)으로 변환되도록, 작동 부재(66)가 베이스(63)로부터 멀어질 때 그리퍼(64, 65)가 가압되고, 작동 부재(66)가 베이스(63) 쪽으로 움직일 때 그리퍼(64, 65)가 펼쳐지도록 형성된다.

그리퍼(64, 65) 및 그리퍼 축(68)과 결합된 가이드 슬롯(70)은 그리퍼 축(68)이 슬롯 가이드 시스템의 가이드 슬롯(70)의 외측으로 연장되도록 배치된다. 이는 그리퍼(64, 65) 각각의 가이드 슬롯(70)에 가이드된 볼트(69)가 그리퍼(64, 65)의 그리퍼 축(68)과 일치하는 위치를 취하는 것을 방지한다. 즉, 그리퍼 축(68)과 볼트(69)는 항상 서로 이격되어 볼트에 적용되는 힘이 항상 그리퍼 축(68) 주위에 토크를 발생시킨다.

도 9에 도시된 바와 같이, 가이드 슬롯(70)은 그리퍼(64, 65)의 그리퍼 축(68)이 이 평면과 교차하지 않고 지나는 엔드 이펙터 축(76)에 수직하게 배향된 평면에 인접하여 위치할 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 그리퍼(64, 65)를 위한 이용 가능한 조립 공간의 최선의 사용을 가능하게 하기 위하여, 가이드 슬롯(70)은 이 평면과 클램핑 존(clamping zone) 또는 해당 그리퍼(64, 65)의 팁(tip) 사이를 지난다.

그리퍼(64, 65)를 클램핑할 때 가능한 큰 토크가 이들 그리퍼에 가해지도록 하기 위해, 그리퍼(64, 65)가 닫힌 상태에서, 볼트(69)는 그리퍼(64, 65)의 그리퍼 축(68)과 볼트(69) 사이의 최대 거리가 있는 가이드 슬롯(70) 내의 위치를 취해야 한다. 이를 위하여, 각각의 그리퍼(64, 65)의 가이드 슬롯(70)은 그리퍼 축(68)을 향하는 가이드 슬롯(70)의 단부와 엔드 이펙터 축(76) 사이의 거리가 그리퍼 축(68)으로부터 먼 쪽으로 향하는 가이드 슬롯(70)의 단부와 엔드 이펙터 축(76) 사이의 거리보다 작게 설계된다. 이 경우, 그리퍼들(64, 65)은 볼트(69)가 그리퍼 축(68)으로부터 떨어져 그리퍼(64, 65)의 클램핑 존으로 향해 이동할 때 닫힌다.

컴팩트하면서도 양호한 안정성을 갖는 엔드 이펙터(60)를 제공하기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 절개부(80)가 각각의 그리퍼(64, 65)에 대해 작동 부재(66) 내에 제공된다. 한편으로는, 볼트(69)가 작동 부재(66)의 각 절개부(80)의 양측에 유지되어, 절개부(80)가 볼트(69)에 대한 수용부를 형성한다. 다른 한편으로는, 닫힌 상태에서, 그리퍼들(64, 65)은 절개부(80)의 측 방향 접촉 표면에 대해 지지될 수 있다. 이것은 그리퍼들(64, 65)이 무거운 하중을 유지할 경우 측면으로부터 멀리 휘는 것을 방지한다. 또한, 이 그리퍼(64, 65)의 수용부는 볼트들(68)이 그들의 가이드 슬롯(70) 밖으로 미끄러지는 것을 방지한다.

연속 채널(43)은, 예를 들어 엔드 이펙터(60)나 엔드 이펙터(60)에 의해 파지되는 물체를 헹구기 위해 또는 가스를 전도시키기 위해 매체를 전도시키는 데 사용될 수 있는 기구(30) 내에 집적될 수 있다. 연속 채널(43)은 바람직하게는 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이 제2 샤프트(41) 내의 동공(cavity)을 관통하여 형성될 수 있다.

기구(30)는 또한 제2 샤프트(41)와 회전 불가능하게 연결된 근위 단부(proximal end)에 핸들(37)을 구비할 수 있다(도 4 및 도 6 참조). 이 핸들(37)은 기구(30)를 구동 유닛(8) 내에 삽입하거나 제거할 때 사용될 수 있다. 제2 샤프트(41)는 핸들(37)의 수동 회전을 통해 작동될 수 있어, 그리퍼들을 상술한 바와 같이 제어할 수 있다. 이는 모터 구동 기능이 고장 났을 때 사용자가 그리퍼들(64, 65)을 구동 유닛(8)을 통해 수동으로 열 수 있게 한다.

도 10은 개별 작동 가능성들을 표로 열거하고 휠(31, 32, 33, 34), 샤프트 슬리브(44) 및 샤프트(41, 42)의 기능적 원칙뿐만 아니라, 엔드 이펙터(60)의 작동에 미치는 영향을 다시 한 번 도시한다. 다음의 작동들 사이에 구별이 이루어진다: 그리퍼(64, 65)의 작동(도 11 참조); 선회 축(78) 주위의 엔드 이펙터(60)의 선회(도 8 및 도 9 참조); 엔드 이펙터 축(76) 주위의 엔드 이펙터(60)의 회전(도 12 참조) 및 종축(38) 주위의 엔드 이펙터(60)와 함께 하는 선회 기구(79)의 회전(도 13 참조). 관련 작동들을 수행하기 위해 반드시 구동되어야 하는 휠에는 "X"가 표시된다. 구동 휠을 통해 샤프트 슬리브와 샤프트의 이동은 "R" 또는 "A"로 표시되는데, "R"은 회전 운동을 정의하고, "A"는 축 방향 운동을 정의한다.

따라서, 제2 샤프트(41)는 그 자체의 제4 휠(31)의 회전을 통해 회전한다. 제2 샤프트(41)의 회전 방향은 작동 부재(66)가 베이스(63)를 향해 이동하는지 또는 멀어지도록 이동하는지를 결정하고, 따라서 그리퍼(64, 65)가 함께 펼쳐지거나 닫힐 지 여부를 결정한다.

제1 샤프트(42)는 제2 휠(33)의 회전을 통해 축 방향으로 이동된다. 제2 샤프트(41)는 제1 샤프트(42)에 의해 함께 운반되고, 따라서 축 방향으로도 이동된다. 제1 샤프트(42)의 축 방향 이동은 엔드 이펙터(60)의 베이스의 변위를 야기하는데, 이는 베이스(63)에 연결된 선회 기구(79)의 원위 부재(62)의 선회 축(78) 둘레의 선회 운동과 중첩된다.

엔드 이펙터(60)를 선회 기구(79)에 대해 엔드 이펙터 축(76) 주위를 회전시키기 위하여, 제1 샤프트(42)는 제1 및 제2 휠(32, 33)의 동기 회전(synchronous rotation)을 통해 회전하도록 설정된다. 그리퍼(64, 65)의 작동을 트리거하는 제1 및 제2 샤프트(41, 42) 간의 회전 속도 차이에 의해 유발된 작동 부재(66)의 이동을 방지하기 위해, 제2 샤프트(41) 또한 제4 휠(31)의 구동에 의해 제1 샤프트(42)와 동기하여 회전한다.

샤프트 슬리브(44)와, 그와 연결된 선회 기구(79)는 제3 휠(34)을 구동함으로써 종축(38) 둘레를 회전한다. 엔드 이펙터(60)도 선회 기구(79)와 함께 회전시키기 위해, 모든 휠들(31 내지 34)이 동시에 구동될 수 있고, 따라서 두 개의 샤프트(41, 42)는 샤프트 슬리브(44)와 함께 회전한다.

도 14 내지 도 16은 선회 기구(79)의 대안적인 실시예들을 도시한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 근위 부재(61)의 가이드 슬롯(72)은 기구(30)의 종축(38)에 대해 평행하지 않거나 각도를 가지고 경사지게 지나고, 원위 부재(62)의 가이드 슬롯(75)은 엔드 이펙터 축(76)에 평행하지 않거나 각도를 가지고 경사지게 지난다. 반대로, 도 14는 선회 기구(79)를 도시하는데, 가이드 슬롯(72, 75) 중 하나는 축(38, 76) 중의 하나에 평행하게 지나고; 이 경우에, 원위 부재(62)의 가이드 슬롯(75)은 엔드 이펙터 축(76)에 평행하게 지난다.

도 7과 반대로, 도 15는 선회 기구(79)를 도시하는데, 볼트들(73, 74)이 한 부재(62) 내에 배치되고 가이드 슬롯(72, 75)은 다른 부재(61) 내에 배치되는 것을 보여준다. 이러한 변형에서, 두 개의 볼트(73, 74)는 그리하여 서로에 대해 항상 동일한 거리로 이격된다.

도 16은 하나의 가이드 슬롯(72)과 하나의 볼트(73)만 구비하는 선회 기구(79)를 도시한다. 이 경우, 볼트(73)가 도 7의 볼트보다 넓기 때문에, 자체적으로 가이드 슬롯(72)에 대해 회전 불가능하게 지지될 수 있다. 즉, 근위 부재(61) 상의 원위 부재(62)의 토크를 지지하기 위한 제2 슬롯형 가이드 시스템이 생략될 수 있다.

1: 고정 요소 2, 3, 4: 관절 조인트
5, 6: 암 요소 7: 입력소자
8: 구동 유닛 9: 플랜지
10: 로봇 11, 12, 13, 14: 모터
15: 하우징 16: 축
17: 베어링 18: 구동 모듈
19: 조작 유닛 20: 장착 세그먼트
21: 제1 마그네틱 링 22: 제2 마그네틱 링
23: 제3 마그네틱 링 24: 제4 마그네틱 링
25: 자석 26: (웜(worm)) 기어
27: 웜 28: 기어 링
29: 롤러 베어링 30: 기구
31: 제4 휠 32: 제1 휠
33: 제2 휠 34: 제3 휠
36: 강자성체 37: 핸들
38: 종축 39, 40: 리미트 스톱
41: 제2 샤프트 42: 제2 샤프트
43: 채널 44: 샤프트 슬리브
45: 접촉 요소 46: 베이스 요소
47: (롤러) 베어링 48: 그루브
49: 베어링 50: 설부
51, 52: 슬리브 53: 내부 나사산
54: 그루브 55: 설부
56: 외부 나사산 57: 이젝터
58: 홀딩 요소 59: 장벽
60: 엔드 이펙터 61: 근위 부재
62: 원위 부재 63: 베이스
64: 제1 그리퍼 65: 제2 그리퍼
66: 작동 부재 67: 스크류 나사산
68: 그리퍼 축 69, 73, 74: 볼트
70, 72, 75: 가이드 슬롯 71: 베어링
76: 엔드 이펙터 축 77: 구동 요소
78: 선회 축 79: 선회 기구
80: 절개부

Claims (16)

1. 적어도 하나의 제1 구동 모듈(18)을 구비하는 구동 유닛(8)으로서,
   모터(12)와,
   상기 적어도 하나의 제1 구동 모듈(18)에 의해 축(16) 주위에서 회전 방식으로 구동되는 제1 휠(32)을 포함하되,
   상기 적어도 하나의 제1 구동 모듈(18)은 상기 제1 휠(32)을 둘러싸는 마그네틱 링(22)을 포함하고, 상기 제1 휠(32)은 상기 마그네틱 링과 자기적인 힘-전달(magnetically force-transmitting) 방식으로 연결되고, 상기 모터(12)는 상기 마그네틱 링과 기계적인 힘-전달(mechanically force-transmitting) 방식으로 연결되며,
   상기 구동 유닛(8)은, 상기 축(16)과 동축으로 배열되고 추가의 마그네틱 링(23)을 구비하고 추가의 모터(13)에 의해 회전 방식으로 구동되는 적어도 하나의 제2 구동 모듈(18)과, 상기 추가의 마그네틱 링(23)에 의해 둘러싸인 제2 휠(33)을 포함하고,
   상기 적어도 하나의 제1 및 제2 구동 모듈(18)은 상기 축(16)을 따라 이격되어 배열되고, 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 구동 모듈(18)의 각각은 상기 마그네틱 링(22, 23)과 상기 휠(32, 33) 사이에 중간 공간(intermediate space)을 가지고, 상기 적어도 하나의 제1 및 제2 구동 모듈(18)의 상기 중간 공간들은 서로 축 방향으로(axially) 정렬되며,
   상기 중간 공간을 통해 연장되는 세균-불침투성 장벽(59)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
2. 제1항에 있어서, 복수의 영구 자석(25)이 상기 제1 휠(32) 또는 마그네틱 링(22)의 둘레 주위에 분포되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기계적인 힘-전달 연결은 기어(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
4. 제3항에 있어서, 상기 기어(26)는 웜 기어인 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 휠(32)은 상기 제2 휠(33)을 통해 연장되는 샤프트(42)와 기계적인 힘-전달 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
6. 제5항에 있어서, 상기 샤프트(42)와 제1 휠(32)의 연결은 형태-잠금 방식(form-locking manner)으로 회전 가능하게 고정되고 또한 축 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
7. 제5항에 있어서, 상기 휠(33)과 샤프트(42)의 연결은 나사형 연결(threaded connection)인 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
8. 제1항에 있어서, 각각의 구동 모듈(18)은 상기 구동 모듈(18)의 상기 마그네틱 링(22, 23)이 적어도 하나의 롤러 베어링(29)에 의해 유지되는 장착 세그먼트(mounting segment)(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
9. 제8항에 있어서, 상기 마그네틱 링(22, 23)은 기어 링(28)을 가지고, 상기 기어 링의 외경(outer diameter)은 상기 롤러 베어링(29)의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
10. 제8항에 있어서, 복수의 구동 모듈(18)의 상기 장착 세그먼트(20)는 서로 플러그-연결된 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
11. 제1항에 있어서, 상기 마그네틱 링(22, 23)에 의해 둘러싸인 휠(32, 33)은 상기 마그네틱 링(22, 23) 내에 착탈 가능하게 수용되는 조립체를 형성하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
12. 제11항에 있어서, 상기 휠들(32, 33)은 롤러 베어링(47)을 통해 서로 회전 가능하면서 축 방향으로 움직일 수 없는 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
13. 제11항에 있어서, 상기 조립체는 휠들(32, 33)이 사이에 배치되고 상기 마그네틱 링들(22, 23)을 수용하는 하우징(15)에 방사상으로 고정되는 두 개의 접촉 요소(contact element)(45, 46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(8).
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