KR101194313B1 - Driving modules with hollowness - Google Patents

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KR101194313B1
KR101194313B1 KR1020120032940A KR20120032940A KR101194313B1 KR 101194313 B1 KR101194313 B1 KR 101194313B1 KR 1020120032940 A KR1020120032940 A KR 1020120032940A KR 20120032940 A KR20120032940 A KR 20120032940A KR 101194313 B1 KR101194313 B1 KR 101194313B1
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hollow
drive module
reducer
torque
encoder
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박찬훈
경진호
최태용
도현민
박동일
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: A driving module with hollowness is provided to improve control accuracy by measuring a rotation angle of a hollow motor and output torque which actually takes for a first driving link. CONSTITUTION: A first driving link(610) is arranged at an edge of a torque sensor(300). A first encoder(400) is connected to a rotation shaft(130). The first encoder detects a rotation angle of a hollow motor(100). A second encoder(500) has a fourth hollow penetrated into the center. A link connection device(520) includes a second connecting member(522) connected to the first driving link.

Description

중공구동모듈{driving modules with hollowness}Driving modules with hollowness

본 발명은 중공구동모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 중앙이 관통된 중공형 모터, 상기 중공형 모터의 회전샤프트와 연결되는 감속기, 상기 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 토크센서, 상기 토크센서의 가장자리에 배치되어 연결되는 제1구동링크, 상기 중공형 모터의 회전각도를 검출하는 제1엔코더를 포함하는 중공구동모듈에 있어서, 링크연결수단에 의해 상기 제1구동링크와 연결된 제2엔코더가 더 구비됨으로써 상기 감속기와 토크센서의 변형을 포함한 상기 제1구동링크의 실제 회전각도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1엔코더 및 제2엔코더가 상기 중공형 모터의 입력 측에 위치되어 케이블 꼬임현상을 방지할 수 있는 중공구동모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a hollow drive module, more specifically, a hollow motor, a center penetrated through, a reducer connected to a rotating shaft of the hollow motor, a torque sensor for measuring torque transmitted from the output side of the reducer, the torque A hollow drive module comprising a first drive link disposed on an edge of a sensor and a first encoder detecting a rotation angle of the hollow motor, wherein the second encoder is connected to the first drive link by a link connecting means. In addition, the first rotation link of the first drive link including the deformation of the reduction gear and the torque sensor can be measured, as well as the first encoder and the second encoder are located on the input side of the hollow motor cable It relates to a hollow drive module that can prevent the twisting phenomenon.

일반적으로 산업용 로봇은 중실형의 감속기, 서보 모터 및 브레이크로 조인트를 구성하고, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 서보 모터(10)의 샤프트(20)에 중실형의 회전각 센서(30)를 사용하여 위치 또는 속도를 피드백 받아 제어한다. 그러나 상기의 경우 서보 모터(10)의 파워 라인(40) 및 센서 라인이 로봇 본체(50)의 외부로 드러나게 된다.In general, the industrial robot constitutes a joint by a solid type reducer, a servo motor, and a brake, and uses a solid rotation angle sensor 30 on the shaft 20 of the servo motor 10 as shown in FIG. 1. Control the feedback by position or velocity. However, in this case, the power line 40 and the sensor line of the servo motor 10 are exposed to the outside of the robot body 50.

최근 로봇을 사용하는 제조업 분야에서는 작업 공정 및 공간의 고밀도화를 위해 로봇의 경량화 및 단순화를 요구하고 있다.Recently, in the manufacturing industry using robots, the robots are required to be lightweight and simplified in order to increase work process and space density.

상기 산업용 로봇의 경량, 단순화를 위해서는 로봇의 조인트를 구성하는 감속기(미도시)와 서보 모터(10)가 일체형으로 구성되어 부품을 공용화하고 고밀도로 구성하여 무게 및 체적을 줄여야 하며, 전원공급, 센서 및 각종 유틸리티 라인(70)이 이들 구성품의 축 중심을 관통할 수 있도록 중공형으로 구성할 필요가 있다.In order to reduce the weight and simplification of the industrial robot, the reducer (not shown) and the servo motor 10 constituting the joint of the robot are integrally formed, and the parts must be shared and configured at a high density to reduce weight and volume, and to supply power and sensors. And various utility lines 70 need to be hollow so that they can penetrate the axis center of these components.

따라서 로봇 공급사는 도 1 및 도2에 도시한 바와 같이 서보 모터(10), 감속기(미도시) 및 브레이크(미도시)를 일체화하여 부품의 공용화 및 고밀도 배치 설계를 통하여 액츄에이터(80)를 경량, 슬림화함으로써 로봇의 경량화 및 단순화 요구에 대응하려는 움직임을 보이고 있다. 또한, 일체형 액츄에이터(80)의 중심에 홀을 두어 파워 라인(40) 및 유틸리티 라인(70)이 액츄에이터(80)를 통과하도록 설계하여 로봇의 단순화를 꾀하고 있다.Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, the robot supplier integrates the servo motor 10, the reducer (not shown), and the brake (not shown) to make the actuator 80 light weight, Increasingly slim, robots are trying to cope with the demand for lightweight and simplified robots. In addition, by placing a hole in the center of the integrated actuator 80, the power line 40 and the utility line 70 is designed to pass through the actuator 80 to simplify the robot.

한국등록특허 제0642307호(명칭 : 중공형 모터 감속기)에는 중공형 감속기 본체와 중공형 모터 일체를 각각 별도의 공정으로 조립하여 제조한 중공형 모터 감속기에 대한 발명이 개시된 바 있다.Korean Patent No. 0642307 (name: hollow motor reducer) has disclosed the invention for a hollow motor reducer manufactured by assembling the hollow reducer body and the hollow motor unit in separate processes.

한편, 상술한 바와 같은 중공형 모터를 이용하여 링크를 구동하기 위한 중공구동모듈은 감속기를 통해 모터의 회전속도는 늦추고 토크는 증폭하여 출력 측(링크)으로 토크를 전달하게 된다.On the other hand, the hollow drive module for driving the link using the hollow motor as described above is to reduce the rotational speed of the motor and amplify the torque through the reducer to transfer the torque to the output side (link).

하지만, 상기 중공구동모듈은 이 과정에서 토크 손실이 필연적으로 발생되므로, 구동하고자 하는 링크로 실제 전달되는 토크는 이상적인 상태와 큰 차이가 있다. 따라서 출력 측의 토크를 측정하기 위해 토크센서를 장착하게 된다.However, since the hollow drive module inevitably generates a torque loss in this process, the torque actually transmitted to the link to be driven has a great difference from the ideal state. Therefore, the torque sensor is installed to measure the torque on the output side.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 장착되는 토크센서는 일반적으로 1자유도의 토크가 주로 사용되며, 상기 중공형 모터와 감속기에 의해서 발생된 토크가 손실 메커니즘을 거친 후, 실제로 링크에 전달되는 토크를 측정하게 된다.Torque sensor mounted to achieve the above object is generally used torque of 1 degree of freedom, and after the torque generated by the hollow motor and the reducer goes through a loss mechanism, the torque actually transmitted to the link. Will be measured.

이 때, 상기 토크센서는 외력이 가해질 때 발생되는 센서 구조물의 변형에 기반을 두어 토크를 측정하게 되므로, 토크센서 자체의 회전 변형을 피할 수 없다. 따라서 토크센서와 감속기를 포함한 중공구동모듈은 감속기에서 변형이 전혀 발생되지 않는다 하더라도, 모터가 실제로 회전한 각도에 감속기의 감속비를 곱한 값과 실제 출력 측의 회전각도가 달라질 수 있으며, 감속기의 변형이 발생될 경우 회전각도는 더 차이가 나게 된다.At this time, since the torque sensor measures the torque based on the deformation of the sensor structure generated when an external force is applied, the rotational deformation of the torque sensor itself is inevitable. Therefore, even though the hollow drive module including the torque sensor and the reducer does not generate any deformation in the reducer, the value of the actual rotation of the motor multiplied by the reduction ratio of the reducer and the actual rotation angle may be different. If this occurs, the angle of rotation becomes more different.

특히, 상기와 같은 문제점은 상기 중공구동모듈이 수직 다관절 로봇과 같이 중력 및 관성의 영향을 심각하게 받는 경우 상기 감속기와 토크센서의 변형 문제가 더욱 심각해지므로 더욱 부각될 수밖에 없다.
In particular, the above-mentioned problem is inevitably highlighted when the hollow drive module is severely affected by gravity and inertia such as a vertical articulated robot because the deformation problem of the reducer and the torque sensor becomes more serious.

한국등록특허 제0642307호(등록일 : 2006년10월27일, 명칭 : 중공형 모터 감속기)Korean Registered Patent No. 0442307 (Registration Date: October 27, 2006, Name: Hollow Type Motor Reducer)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 중앙이 관통된 중공형 모터, 상기 중공형 모터의 회전샤프트와 연결되는 감속기, 상기 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 토크센서, 상기 토크센서의 가장자리에 배치되어 연결되는 제1구동링크, 상기 중공형 모터의 회전각도를 검출하는 제1엔코더를 포함하는 중공구동모듈에 있어서, 링크연결수단에 의해 상기 제1구동링크와 연결된 제2엔코더가 더 구비됨으로써 상기 감속기와 토크센서의 변형을 포함한 상기 제1구동링크의 실제 회전각도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1엔코더 및 제2엔코더가 상기 중공형 모터의 입력 측에 위치되어 케이블 꼬임현상을 방지할 수 있는 중공구동모듈을 제공하는 것이다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a torque transmitted from the output side of the reducer, the reducer connected to the center of the hollow motor, the rotation shaft of the hollow motor A hollow drive module comprising a torque sensor to be measured, a first drive link disposed at an edge of the torque sensor and connected to the first sensor, and a first encoder to detect a rotation angle of the hollow motor. The second encoder connected to the drive link is further provided, so that the actual rotation angle of the first drive link including the deformation of the speed reducer and the torque sensor can be measured, and the first encoder and the second encoder are the hollow motor. It is located on the input side of the hollow drive module that can prevent the cable twist phenomenon.

본 발명의 중공구동모듈은 고정자(110), 상기 고정자(110)에 대하여 회전하며 중심부가 관통된 회전자(120), 상기 회전자(120)의 관통된 중심부에 배치 결합되며 중앙에 관통된 제1중공부(140)를 갖는 회전샤프트(130)를 포함하여 형성되는 중공형 모터(100); 상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결되어 상기 회전샤프트(130)의 회전을 감속하며, 중앙에 관통된 제2중공부(210)를 갖는 감속기(200); 상기 감속기(200)의 출력 측과 연결되는 토크전달부(370); 외측이 크로스롤러베어링(710)의 외륜에 연결되어 지지되며, 상기 토크전달부(370)를 통해 상기 감속기(200)와 연결되어 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 토크센서(300); 상기 토크센서(300)의 가장자리에 배치되어 연결되는 제1구동링크(610); 상기 중공형 모터(100)의 상기 감속기(200)와 연결되는 측과 반대되는 입력 측에 위치하고, 상기 회전샤프트(130)와 연결되어 상기 중공형 모터(100)의 회전각도를 검출하며, 중앙에 관통된 제3중공부(410)를 갖는 제1엔코더(400); 상기 제1엔코더(400)의 상기 중공형 모터(100)와 연결되는 측과 반대되는 측에 위치하고, 중앙에 관통된 제4중공부(510)를 갖는 제2엔코더(500); 상기 제1 내지 제4중공부(140, 210, 410, 510)에 삽입되어 상기 제2엔코더(500)와 연결되는 파이프 형태의 제1연결부재(521) 및 상기 토크센서(300)에 위치된 측의 단부가 방사방향으로 연장 형성되어 상기 제1구동링크(610)에 연결되는 제2연결부재(522)를 포함하는 링크연결수단(520); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.Hollow drive module of the present invention is rotated with respect to the stator 110, the stator 110, the center is penetrated through the rotor 120, the center of the rotor 120 is disposed coupled to the center penetrated through the center Hollow motor 100 is formed including a rotating shaft 130 having a hollow portion 140; Reducer 200 is connected to the rotary shaft 130 located on the output side of the hollow motor 100 to decelerate the rotation of the rotary shaft 130, having a second hollow portion 210 penetrated in the center thereof. ; A torque transmission unit 370 connected to an output side of the reducer 200; The outside is connected to the outer ring of the cross roller bearing 710 is supported, the torque sensor is connected to the reducer 200 through the torque transfer unit 370 to measure the torque transmitted from the output side of the reducer 200 300; A first driving link 610 disposed and connected to an edge of the torque sensor 300; Located on the input side opposite to the side connected to the reducer 200 of the hollow motor 100, connected to the rotary shaft 130 detects the rotation angle of the hollow motor 100, in the center A first encoder 400 having a third hollow portion 410 therethrough; A second encoder (500) positioned on a side opposite to a side of the first encoder (400) connected to the hollow motor (100) and having a fourth hollow portion (510) therethrough; Inserted into the first to fourth hollow portion 140, 210, 410, 510 is located in the pipe-like first connection member 521 and the torque sensor 300 connected to the second encoder 500 A link connecting means (520) including an end portion of the side extending in a radial direction and including a second connecting member (522) connected to the first driving link (610); Characterized in that it is formed to include.

또한, 상기 감속기(200)는 하모닉 감속기(200)이며, 상기 토크전달부(370)와 연결되며, 동체 개구부 측 외주면에 기어 치형이 형성된 컵형의 플렉스 스플라인(220); 상기 플렉스 스플라인(220)의 외주면 기어 치형에 대응하여 내주면 기어 치형이 형성되고, 상기 크로스롤러베어링(710)의 내륜을 지지하는 고정 측인 서큘러 스플라인(230); 및 상기 플렉스 스플라인(220)에 개구부 내주면에 결합되며 상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결된 웨이브 제너레이터(240); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reducer 200 is a harmonic reducer 200, is connected to the torque transmission unit 370, the cup-shaped flex spline 220 formed gear teeth on the outer peripheral surface side of the fuselage opening; A circular spline 230 having an inner circumferential surface gear tooth corresponding to the outer circumferential surface gear tooth of the flex spline 220 and a fixed side supporting the inner ring of the cross roller bearing 710; And a wave generator 240 coupled to the inner circumferential surface of the opening in the flex spline 220 and connected to the rotary shaft 130 located at the output side of the hollow motor 100. And is formed to include a plurality of protrusions.

또한, 상기 토크센서(300)는 상기 제2중공부(210)와 연통되는 제5중공부(350)를 갖는 내부프레임(310); 상기 내부프레임(310)과 방사방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 외부프레임(320); 상기 내부프레임(310) 및 외부프레임(320) 사이에 적어도 하나 이상 형성되며 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 연결빔(330); 및 상기 연결빔(330)의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 연결빔(330)의 변형량에 의한 토크를 측정하는 스트레인 게이지(340);를 포함하는 1자유도 토크센서(300)인 것을 특징으로 한다.In addition, the torque sensor 300 has an internal frame 310 having a fifth hollow portion 350 in communication with the second hollow portion 210; An outer frame 320 formed to be spaced apart from the inner frame 310 in a radial direction; At least one connection beam formed between the inner frame 310 and the outer frame 320 and measuring a torque transmitted from an output side of the reducer 200; And a strain gauge 340 formed at one side or both sides of the connection beam 330 to measure torque by the amount of deformation of the connection beam 330. .

또한, 상기 중공구동모듈(1)은 상기 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)의 직경이 동일하되, 상기 제3중공부(410)와 제1연결부재(521) 사이에 상기 제1연결부재(521) 외주면의 직경보다 큰 내주면을 갖는 제1링부(810)를 포함하며, 상기 제4중공부(510)와 제1연결부재(521) 사이에 상기 제1연결부재(521) 외주면의 직경과 동일한 내주면을 갖는 제2링부(820)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hollow driving module 1 is the same diameter of the third hollow portion 410 and the fourth hollow portion 510, but between the third hollow portion 410 and the first connection member 521 And a first ring part 810 having an inner circumferential surface larger than a diameter of an outer circumferential surface of the first connecting member 521, wherein the first connecting member is disposed between the fourth hollow part 510 and the first connecting member 521. And a second ring portion 820 having an inner circumferential surface that is the same as the diameter of the outer circumferential surface.

또한, 상기 중공구동모듈(1)은 상기 제1연결부재(521)의 외주면과 제2링부(820)의 내주면이 서로 접하여 결합되며, 상기 제1, 2, 5중공부(140, 210, 350) 및 제1링부(810)의 내주면과, 상기 제1연결부재(521)의 외주면 사이에 이격되는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hollow driving module 1 is coupled to the outer circumferential surface of the first connecting member 521 and the inner circumferential surface of the second ring portion 820 in contact with each other, the first, second, fifth hollow portion 140, 210, 350 ) And a space portion spaced apart from the inner circumferential surface of the first ring portion 810 and the outer circumferential surface of the first connection member 521.

또한, 상기 토크전달부(370) 및 상기 감속기(200)의 고정 측 사이에 설치되어 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하는 차단베어링(360)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a blocking bearing 360 is installed between the torque transmission unit 370 and the fixed side of the reducer 200 to block the axial force transmitted from the output side of the reducer 200 to the torque sensor 300. It characterized in that it is formed to include.

또한, 상기 차단베어링(360)은 유격이 10~50㎛ 인 볼베어링인 것을 특징으로 한다.In addition, the blocking bearing 360 is a ball bearing having a clearance of 10 ~ 50㎛.

또한, 상기 중공구동모듈(1)은 상기 링크연결수단(520)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 링크연결수단(520)과 연결되는 제1베어링(720)을 포함하며, 상기 회전샤프트(130)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 회전샤프트(130)와 연결되는 제2베어링(730)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the hollow driving module 1 includes a first bearing 720 in which an inner ring is connected to the link connecting means 520 so as to prevent shaking of the link connecting means 520, and the rotary shaft 130 Inner ring is characterized in that it comprises a second bearing 730 is connected to the rotary shaft 130 to prevent the shaking.

또한, 상기 제2연결부재(522)는 상기 제1연결부재(521)의 일측 단부에서 상기 제1구동링크(610)까지 방사방향으로 연장 형성되되, 원주방향으로 일정거리 이격된 복수개의 바(bar)형태인 것을 특징으로 한다.In addition, the second connection member 522 extends in a radial direction from the one end of the first connection member 521 to the first drive link 610, a plurality of bars spaced at a predetermined distance in the circumferential direction ( bar) is characterized in that.

또, 상기 제2연결부재(522)는 상기 제1연결부재(521)의 일측 단부에서 상기 제1구동링크(610)까지 방사방향으로 연장 형성되되, 가운데가 중공된 도넛형태의 플레이트인 것을 특징으로 한다.In addition, the second connection member 522 is radially extended from one end of the first connection member 521 to the first drive link 610, the center is a hollow donut-shaped plate is characterized in that It is done.

또, 상기 중공구동모듈(1)은 로봇의 관절에 적용되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the hollow drive module (1) is characterized in that it is applied to the joint of the robot.

본 발명의 중공구동모듈은 중앙이 관통된 중공형 모터, 상기 중공형 모터의 회전샤프트와 연결되는 감속기, 상기 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 토크센서, 상기 토크센서의 가장자리에 배치되어 연결되는 제1구동링크, 상기 중공형 모터의 회전각도를 검출하는 제1엔코더를 포함하는 중공구동모듈에 있어서, 링크연결수단에 의해 상기 제1구동링크와 연결된 제2엔코더가 더 구비됨으로써 상기 감속기와 토크센서의 변형을 포함한 상기 제1구동링크의 실제 회전각도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1엔코더 및 제2엔코더가 상기 중공형 모터의 입력 측에 위치되어 케이블 꼬임현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.The hollow drive module of the present invention is disposed at the edge of the hollow motor, the center of the hollow motor, the reducer connected to the rotary shaft of the hollow motor, a torque sensor for measuring the torque transmitted from the output side of the reducer, In the hollow drive module including a first drive link is connected, a first encoder for detecting the rotation angle of the hollow motor, a second encoder connected to the first drive link by a link connecting means is further provided And the actual rotation angle of the first drive link including the deformation of the torque sensor, as well as the first encoder and the second encoder can be located on the input side of the hollow motor to prevent cable twisting. There is an advantage.

다시 말해, 본 발명의 중공구동모듈은 중공형 모터의 회전각도와 실제 제1구동링크에 걸리는 출력 측 토크를 모두 측정할 수 있어, 제어의 정확도를 향상시킬 수 있다.In other words, the hollow drive module of the present invention can measure both the rotation angle of the hollow motor and the output side torque that is actually applied to the first drive link, thereby improving control accuracy.

또한, 본 발명의 중공구동모듈은 감속기 회전 시, 감속기의 출력 측이 축방향으로 밀려들어오거나 밀려나가게 되어 상기 토크센서에 힘이 인가됨에 따라, 상기 토크센서의 토크 측정이 부정확해지는 것을 방지하기 위해 상기 토크전달부 및 상기 감속기의 고정 측 사이에 유격이 적은 차단베어링이 설치됨으로써, 상기 토크센서로 전달되는 축방향 힘을 차단하여 토크 측정 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 일반적으로 사용되는 단순한 1자유도 토크센서가 적용 가능하다는 장점이 있다.In addition, the hollow drive module of the present invention, when the reducer rotates, the output side of the reducer is pushed in or pushed out in the axial direction, as a force is applied to the torque sensor, in order to prevent inaccurate torque measurement of the torque sensor Since a clearance bearing with less play is installed between the torque transmission part and the fixed side of the reducer, it is possible to block the axial force transmitted to the torque sensor to improve torque measurement accuracy, and a simple 1 degree of freedom generally used. The advantage is that the torque sensor is applicable.

또, 본 발명의 중공구동모듈은 중앙이 관통된 중공형 모터를 사용함으로써, 연속적으로 링크들이 연결되어 있으며, 회전축마다 구동모듈이 들어 있는 로봇에 적용할 경우, 로봇 전체의 무게를 획기적으로 줄일 수 있으며, 각 구동모듈의 케이블을 중앙으로 통과시킬 수 있어 외형적으로 더 깔끔해질 수 있다.In addition, the hollow drive module of the present invention by using a hollow motor through the center, the links are continuously connected, when applied to a robot containing a drive module for each axis of rotation, the weight of the entire robot can be significantly reduced And, it can pass through the cable of each drive module to the center can be more clean appearance.

더불어, 본 발명의 중공구동모듈은 중공형 모터의 회전각도와 출력 측 회전각도가 모두 측정 가능하도록 두 개의 엔코더를 사용하되, 엔코더를 모터의 입력 측에 배치함으로써, 상용화된 일반적인 엔코더를 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 두 개의 엔코더를 하나의 모듈로 모듈화가 가능하여 제작비용을 절감시키고, 사용의 편리함을 향상시킬 수 있다.
In addition, the hollow drive module of the present invention uses two encoders so that both the rotation angle and the output side rotation angle of the hollow motor can be measured, and by placing the encoder on the input side of the motor, a commercially available general encoder can be used. In addition, two encoders can be modularized into one module, reducing manufacturing costs and improving ease of use.

도 1은 종래의 서보 모터와 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 도면.
도 2는 다관절 로봇의 개념도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 일실시예를 나타낸 횡단면도.
도 4는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 감속기를 나타낸 횡단면도.
도 5는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 토크센서를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 링크연결수단을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 또 다른 링크연결수단을 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 중공구동모듈에서 링크연결수단이 분리된 상태를 나타낸 횡단면도.
도 9는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 구성도.1 is a diagram illustrating a conventional servo motor and a rotation angle sensor driving mechanism.
2 is a diagram illustrating a conceptual diagram of an articulated robot.
Figure 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hollow drive module according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a reducer of the hollow drive module according to the present invention.
Figure 5 is a perspective view schematically showing a torque sensor of the hollow drive module according to the present invention.
Figure 6 is a perspective view of the link connecting means of the hollow drive module according to the present invention.
Figure 7 is a perspective view showing another link connecting means of the hollow drive module according to the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view showing a state in which the link connecting means in the hollow drive module according to the present invention.
9 is a block diagram of a hollow drive module according to the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the hollow drive module according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 일실시예를 나타낸 횡단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 감속기를 나타낸 횡단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 토크센서를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 링크연결수단을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 또 다른 링크연결수단을 나타낸 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 중공구동모듈에서 링크연결수단이 분리된 상태를 나타낸 횡단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 구성도이다.
Figure 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hollow drive module according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a reducer of the hollow drive module according to the invention, Figure 5 is a torque sensor of the hollow drive module according to the present invention 6 is a perspective view schematically showing a link connecting means of the hollow drive module according to the present invention, Figure 7 is a perspective view showing another link connecting means of the hollow drive module according to the present invention, Figure 8 Figure 9 is a cross-sectional view showing a state in which the link connecting means in the hollow drive module according to the invention, Figure 9 is a block diagram of a hollow drive module according to the present invention.

실시예1Example 1

실시예 1은 본 발명에 따른 중공구동모듈(1)의 일실시예에 관한 것이다.Embodiment 1 relates to an embodiment of the hollow drive module (1) according to the present invention.

본 발명의 중공구동모듈(1)은 크게 중공형 모터(100), 감속기(200), 토크전달부(370), 토크센서(300), 제1구동링크(610), 제1엔코더(400) 및 제2엔코더(500)를 포함하여 형성된다.Hollow drive module (1) of the present invention is largely hollow motor 100, reducer 200, torque transmission unit 370, torque sensor 300, the first drive link 610 , the first encoder 400 And a second encoder 500.

상기 중공형 모터(100)는 고정자(110)와, 상기 고정자(110)에 대하여 회전하며 중심부가 관통된 회전자(120)와, 상기 회전자(120)의 관통된 중심부에 배치 결합되며 중앙에 관통된 제1중공부(140)를 갖는 회전샤프트(130)를 포함하여 형성된다.The hollow motor 100 is disposed in the center and coupled to the stator 110, the rotor 120 is rotated with respect to the stator 110, the center portion is penetrated through the center of the rotor 120, It is formed including a rotating shaft 130 having a first hollow portion 140 through.

상기 회전자(120)에는 전자력이 발생되도록 코일이 감겨져 있으며, 코일에 전류가 흐르도록 양 끝단이 전원과 연결된다.A coil is wound around the rotor 120 to generate an electromagnetic force, and both ends are connected to a power source so that a current flows in the coil.

상기 감속기(200)는 상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결되어 상기 회전샤프트(130)의 회전을 감속하며, 중앙에 관통되어 형성된 제2중공부(210)를 포함한다.The reducer 200 is connected to the rotary shaft 130 located at the output side of the hollow motor 100 to decelerate the rotation of the rotary shaft 130 and is formed through the center of the second hollow portion 210. ).

상기 토크전달부(370)는 상기 감속기(200)의 출력 측과 연결되어 회전될 수 있으며, 상기 토크센서(300)는 외측이 크로스롤러베어링(710)의 외륜에 연결되어 지지되며, 상기 토크전달부(370)를 통해 상기 감속기(200)와 연결되어 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정한다.The torque transmission unit 370 may be connected to the output side of the reducer 200 and rotated, and the torque sensor 300 is connected to the outer ring of the cross roller bearing 710 to be supported outside, and the torque transmission is performed. It is connected to the reducer 200 through the unit 370 to measure the torque transmitted from the output side of the reducer 200.

상기 제1엔코더(400)는 상기 중공형 모터(100)의 상기 감속기(200)와 연결되는 측과 반대되는 입력 측에 위치하고, 상기 회전샤프트(130)와 연결되어 상기 중공형 모터(100)의 회전각도를 검출하며, 중앙에 관통된 제3중공부(410)를 갖는다.The first encoder 400 is located on an input side opposite to the side of the hollow motor 100 that is connected to the speed reducer 200, and is connected to the rotary shaft 130 of the hollow motor 100. The rotation angle is detected and has a third hollow portion 410 penetrated in the center thereof.

상기 제2엔코더(500)는 상기 제1엔코더(400)의 상기 중공형 모터(100)와 연결되는 측과 반대되는 측에 위치하고, 중앙에 관통된 제4중공부(510)를 갖는다.The second encoder 500 is located on the side opposite to the side of the first encoder 400 connected to the hollow motor 100, and has a fourth hollow portion 510 penetrated at the center thereof.

특히, 본 발명의 중공구동모듈은 상기 제2엔코더(500)가 상기 제1구동링크(610)의 회전각도를 검출할 수 있도록 상기 제2엔코더(500) 및 상기 제1구동링크(610)를 연결시켜주는 링크연결수단(520)을 포함하여 형성된다.In particular, the hollow drive module of the present invention uses the second encoder 500 and the first drive link 610 so that the second encoder 500 can detect the rotation angle of the first drive link (610). It is formed to include a link connecting means 520 for connecting.

상기 링크연결수단(520)은 상기 제1 내지 제4중공부(140, 210, 410, 510)에 삽입되어 상기 제2엔코더(500)와 연결되는 파이프 형태의 제1연결부재(521) 및 상기 토크센서(300)에 위치된 측의 단부가 방사방향으로 연장 형성되어 상기 제1구동링크(610)에 연결되는 제2연결부재(522)를 포함하여 형성된다.The link connecting means 520 is inserted into the first to fourth hollow parts 140, 210, 410, and 510 and is connected to the second encoder 500. An end portion of the side positioned in the torque sensor 300 extends in a radial direction and is formed to include a second connection member 522 connected to the first driving link 610.

도 6과 같이, 상기 제2연결부재(522)는 상기 제1연결부재(521)의 일측 단부에서 상기 제1구동링크(610)까지 방사방향으로 연장 형성되되, 원주방향으로 일정거리 이격된 복수개의 바(bar)형태일 수 있으며, 도 7과 같이 상기 제1구동링크(610)까지 연장 형성된 영역이 가운데가 중공된 도넛형태의 플레이트일 수도 있다.As shown in FIG. 6, the second connection member 522 extends in a radial direction from one end of the first connection member 521 to the first driving link 610, and is spaced apart a predetermined distance in the circumferential direction. It may be in the form of bars, and as shown in FIG. 7, the region extending to the first driving link 610 may be a donut-shaped plate having a hollow center.

상기 링크연결수단(520)은 상기 제1연결부재(521)가 약 0.5mm의 두께를 갖고, 상기 제2연결부재(522)가 약 1mm의 두께를 가져 상기 제1구동링크(610)의 회전각도가 상기 제2엔코더(500)로 전달될 수 있도록 형성될 수 있다.The link connecting means 520 is the first connecting member 521 has a thickness of about 0.5mm, the second connecting member 522 has a thickness of about 1mm to rotate the first drive link 610 An angle may be formed to be transmitted to the second encoder 500.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 토크센서(300)는 상기 토크센서(300)는 상기 제2중공부와 연통되는 제5중공부(350)를 갖는 내부프레임(310); 상기 내부프레임(310)과 방사방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 외부프레임(320); 상기 내부프레임(310) 및 외부프레임(320) 사이에 적어도 하나 이상 형성되며 상기 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 연결빔(330); 및 상기 연결빔(330)의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 연결빔(330)의 변형량에 의한 토크를 측정하는 스트레인 게이지(340);를 포함하며, 일반적으로 사용되는 단순한 기능의 1자유도, 즉 상기 중공형 모터(100)의 출력 축 방향으로 작용되는 모멘트를 측정하는 토크센서(300)일 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 5, the torque sensor 300, the torque sensor 300 has an internal frame 310 having a fifth hollow portion 350 in communication with the second hollow portion; An outer frame 320 formed to be spaced apart from the inner frame 310 in a radial direction; A connection beam 330 formed between at least one of the inner frame 310 and the outer frame 320 and measuring torque transmitted from an output side of the speed reducer; And a strain gauge 340 formed on one side or both sides of the connection beam 330 to measure torque by the amount of deformation of the connection beam 330. It may be a torque sensor 300 for measuring the moment acting in the output axial direction of the hollow motor 100.

상기 내부프레임(310)은 볼트와 같은 체결수단을 이용하여 상기 토크전달부(370)와 연결되며, 상기 외부프레임(320)은 제1구동링크(610)와 연결되는 동시에 상기 크로스롤러베어링(710)의 외륜에 연결되어 지지될 수 있다.The inner frame 310 is connected to the torque transmission unit 370 using a fastening means such as a bolt, and the outer frame 320 is connected to the first driving link 610 and the cross roller bearing 710. It can be connected to the outer ring of the support).

상술한 바와 같이, 상기 제1구동링크(610)는 상기 토크센서(300)의 가장자리에 배치되어 연결된다.As described above, the first driving link 610 is disposed at the edge of the torque sensor 300 and connected.

여기서, 상기 스트레인 게이지(340)는 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 외력에 의한 상기 연결빔(330)의 변형량을 감지하고, 감지된 변형량에 의한 토크를 측정하게 된다.Here, the strain gauge 340 detects the deformation amount of the connection beam 330 by the external force transmitted from the output side of the reducer 200, and measures the torque by the detected deformation amount.

상기 감속기(200)는 하모닉 감속기일 수 있는데, 이 때, 상기 하모닉 감속기는 상기 토크전달부(370)와 결합되며, 동체 개구부 측 외주면에 기어 치형이 형성된 컵형의 플렉스 스플라인(220); 상기 플렉스 스플라인(220)의 외주면 기어 치형에 대응하여 내주면 기어 치형이 형성된 서큘러 스플라인(230); 상기 플렉스 스플라인(220)에 개구부 내주면에 결합되며 상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결된 웨이브 제너레이터(240); 를 포함하여 형성될 수 있다.The reducer 200 may be a harmonic reducer, wherein the harmonic reducer is coupled to the torque transmitting part 370 and has a cup-shaped flex spline 220 having gear teeth formed on an outer circumferential surface of the fuselage opening side; A circular spline 230 having an inner circumferential surface gear tooth corresponding to the outer circumferential surface gear tooth of the flex spline 220; A wave generator (240) coupled to the inner circumferential surface of the opening on the flex spline (220) and connected to the rotary shaft (130) located at the output side of the hollow motor (100); It may be formed to include.

도 4를 참고로 자세히 설명하면, 상기 웨이브 제너레이터(240)는 타원형상의 캠 외주에 내ㆍ외륜이 유연한 볼베어링이 끼워져 구성되고, 상기 플렉스 스플라인(220)의 동체 개구부 내측에 결합된다. Referring to FIG. 4, the wave generator 240 is formed by inserting a ball bearing having flexible inner and outer rings on an outer circumference of an elliptical cam, and is coupled to the inside of the fuselage opening of the flex spline 220.

상기 볼베어링은 내륜과 외륜, 그리고 내ㆍ외륜 사이에 다수의 볼로 구성되며, 외륜은 플렉스 스플라인(220)이 결합된다. 타원형 캠과 베어링으로 구성되는 상기 플렉스 스플라인(220)은 동체의 개구부 측 외주면에 치형(기어 이빨)이 형성되고, 개구부 타단부의 보스(boss)에 출력축이 연결된다.The ball bearing is composed of a plurality of balls between the inner and outer rings, and the inner and outer rings, the outer ring is coupled to the flex spline 220. The flex spline 220, which is composed of an elliptical cam and a bearing, has teeth (gear teeth) formed on an outer circumferential surface of an opening side of the body, and an output shaft is connected to a boss of the other end of the opening.

상기 서큘러 스플라인(230)은 상기 감속기(200)의 고정 측으로 강성의 링 형상이며, 상기 플렉스 스플라인(220)의 외주면 기어에 상응하도록 내주면에 상기 플렉스 스플라인(220)의 치형과 맞물리는 치형이 형성되고, 서큘러 스플라인(230)은 제2구동링크(620)에 고정된다.The circular spline 230 has a rigid ring shape toward the fixed side of the reducer 200, and teeth that mesh with teeth of the flex spline 220 are formed on an inner circumferential surface to correspond to an outer circumferential gear of the flex spline 220. The circular spline 230 is fixed to the second driving link 620.

또한, 상기 서큘러 스플라인(230)은 상기 차단베어링(360)의 외륜과 연결된다.In addition, the circular spline 230 is connected to the outer ring of the blocking bearing 360.

상술한 바와 같이 구성된 상기 감속기(200)는 입력 축, 즉 상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전 샤프트와 연결된 타원형상의 캠이 소정 속도로 회전하면 상기 볼베어링 내륜이 회전되고, 타원형상의 캠 장축이 상기 볼베어링을 외측으로 밀어내면 상기 플렉스 스플라인(220)의 외주면에 형성된 치형이 외측으로 밀려져서 상가 서큘러 스플라인(230)의 치형과 맞물리게 된다. 따라서 상기 웨이브 제너레이터(240)의 캠이 시계방향으로 1회전하는 경우, 상기 서큘러 스플라인(230)의 기어 이빨 수보다 작은 수의 기어 이빨 수를 갖는 상기 플렉스 스플라인(220)은 반시계 방향으로 기어 이빨 수 차이만큼 회전되어 감속이 이루어진다.The speed reducer 200 configured as described above has an input shaft, that is, the ball bearing inner ring rotates when an elliptical cam connected to the rotary shaft located at the output side of the hollow motor 100 rotates at a predetermined speed. When the cam long axis pushes the ball bearing outwards, the teeth formed on the outer circumferential surface of the flex spline 220 are pushed outward to engage with the teeth of the mall circular spline 230. Accordingly, when the cam of the wave generator 240 rotates one clockwise direction, the flex spline 220 having the number of gear teeth smaller than the number of gear teeth of the circular spline 230 is gear teeth in the counterclockwise direction. Deceleration is achieved by rotating by a number of differences.

이에 따라, 상기 감속기(200)의 출력 측인 상기 플렉스 스플라인(220)과 연결되는 제1구동링크(610)는 상기 감속기(200)의 감속비만큼 감속되어 구동된다.Accordingly, the first driving link 610 connected to the flex spline 220, which is the output side of the reducer 200, is decelerated and driven by the reduction ratio of the reducer 200.

이 때, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 감속기(200)의 플렉스 스플라인(220) 및 제1구동링크(610)에 모터의 회전토크 이외의 외력이나 외부 모멘트가 인가되지 않도록 상기 크로스롤러베어링(710)의 내륜이 상기 감속기(200)의 서큘러 스플라인(230)에 연결되며, 외륜이 상기 제1구동링크(610)에 연결될 수 있다.At this time, the hollow drive module 1 of the present invention is such that the cross-roller is not applied to the flex spline 220 and the first drive link 610 of the reducer 200 other than an external force or an external moment other than the rotation torque of the motor. The inner ring of the bearing 710 may be connected to the circular spline 230 of the reducer 200, and the outer ring may be connected to the first driving link 610.

또한, 본 발명의 상기 중공구동모듈(1)은 상기 링크연결수단의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 링크연결수단과 연결되는 제1베어링(720)을 포함하며, 상기 회전샤프트(130)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 회전샤프트(130)와 연결되는 제2베어링(730)을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1베어링(720) 및 제2베어링(730)은 일반적인 롤베어링일 수 있다.In addition, the hollow drive module 1 of the present invention includes a first bearing 720, the inner ring is connected to the link connecting means so that the shake of the link connecting means, the shaking of the rotary shaft 130 It is preferable that the inner ring is formed to include a second bearing 730 connected to the rotary shaft 130 so as to be prevented. The first bearing 720 and the second bearing 730 may be general roll bearings.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)의 직경이 동일하되, 상기 제3중공부(410)와 제1연결부재 사이에 상기 제1연결부재 외주면의 직경보다 큰 내주면을 갖는 제1링부(810)를 포함하며, 상기 제4중공부(510)와 제1연결부재 사이에 상기 제1연결부재 외주면의 직경과 동일한 내주면을 갖는 제2링부(820)를 포함하여 형성될 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 8, the hollow drive module 1 of the present invention is the same diameter of the third hollow portion 410 and the fourth hollow portion 510, the third hollow portion 410 And a first ring portion 810 having an inner circumferential surface larger than a diameter of the outer circumferential surface of the first connecting member between the first connecting member and the first connecting member between the fourth hollow part 510 and the first connecting member. It may be formed including a second ring portion 820 having an inner circumferential surface the same as the diameter of the outer circumferential surface.

이에 따라, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 동일한 종류 및 크기의 상기 제1엔코더(400) 및 제2엔코더(500)를 사용할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 엔코더를 구입하여 적용할 수 있어 주문제작할 필요가 없다는 장점이 있다.Accordingly, the hollow drive module 1 of the present invention may use the first encoder 400 and the second encoder 500 of the same type and size, and can be applied to purchase the commonly used encoder to order The advantage is that it does not need to be manufactured.

도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 제1연결부재의 외주면과 제2링부(820)의 내주면이 서로 접하여 결합되며, 상기 제1, 2, 5중공부(140, 210, 350) 및 제1링부(810)의 내주면과, 상기 제1연결부재(521)의 외주면 사이에 약 0.5mm 정도 이격되는 공간부가 형성될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 링크연결수단(520)가 상기 회전샤프트(130), 토크센서(300) 및 제1엔코더(400)와는 일정거리 이격되어 배치됨으로써 원활하게 회전될 수 있을 뿐만 아니라, 회전시 발생될 수 있는 마찰 및 마모를 방지하고, 상기 제2엔코더(500)만 결합되어 같이 회전되도록 할 수 있다.
3 and 8, the hollow drive module 1 of the present invention is coupled to the outer circumferential surface of the first connecting member and the inner circumferential surface of the second ring portion 820 are in contact with each other, the first, 2, 5 A space portion spaced about 0.5 mm may be formed between the hollow portions 140, 210, and 350 and the inner circumferential surface of the first ring portion 810 and the outer circumferential surface of the first connection member 521. Through this, the hollow drive module 1 of the present invention is smoothly rotated by the link connecting means 520 is spaced apart from the rotation shaft 130, the torque sensor 300 and the first encoder 400 by a predetermined distance. In addition, it can prevent friction and abrasion that may occur during rotation, and only the second encoder 500 may be coupled to rotate together.

도 3을 참고로 본 발명의 중공구동모듈(1)의 전체적인 구조를 설명하면,Referring to Figure 3 describes the overall structure of the hollow drive module 1 of the present invention,

상기 중공형 모터(100), 제1엔코더(400) 및 제2엔코더(500)는 상기 제1중공부(140), 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)가 서로 연통되도록 축방향으로 배치되며, 모터하우징(910) 및 엔코더하우징(930) 내부에 수용될 수 있다.The hollow motor 100, the first encoder 400, and the second encoder 500 may communicate with the first hollow part 140, the third hollow part 410, and the fourth hollow part 510. It is disposed in the axial direction, it can be accommodated in the motor housing 910 and the encoder housing 930.

상기 모터하우징(910) 및 엔코더하우징(930)은 컵형이며, 상기 엔코더하우징(930)의 컵 바닥면이 상기 모터하우징(910)의 개구된 측에 장착되어 결합될 수 있다.The motor housing 910 and the encoder housing 930 are cup-shaped, and the cup bottom surface of the encoder housing 930 may be mounted and coupled to the opened side of the motor housing 910.

이 때, 상기 모터하우징(910) 및 엔코더하우징(930)은 일체로 형성될 수도 있으며, 상기 중공형 모터(100), 제1엔코더(400) 및 제2엔코더(500)가 내부에 장착되어 배치될 수 있다면 다양한 형태로 변경실시 가능하다.In this case, the motor housing 910 and the encoder housing 930 may be integrally formed, and the hollow motor 100, the first encoder 400, and the second encoder 500 are mounted therein. If possible, various changes can be made.

상기 감속기(200)는 상기 제2중공부(210)가 상기 중공형 모터(100)의 제1중공부(140)와 연통되도록 축방향으로 배치되며, 감속기하우징(920) 내부에 수용될 수 있다. 상기 감속기(200)의 서큘러 스플라인(230)은 상기 감속기하우징(920)을 통해 상기 크로스롤러베어링(710)의 내륜과 결합되어 연결되며, 상기 감속기하우징(920)은 상기 모터하우징(910) 및 제2구동링크(620)와 결합되어 상기 크로스롤러베어링(710)의 내륜을 단단히 지지하게 된다.The reducer 200 is disposed in the axial direction so that the second hollow portion 210 communicates with the first hollow portion 140 of the hollow motor 100, and may be accommodated in the reducer housing 920 . . The circular spline 230 of the reducer 200 is coupled to the inner ring of the cross roller bearing 710 through the reducer housing 920, and the reducer housing 920 is connected to the motor housing 910 and the second. Coupled with the two drive link 620 is to firmly support the inner ring of the cross roller bearing 710.

상기 토크전달부(370)는 상기 감속기(200)의 출력 측, 즉 상기 플렉스 스플라인(220)에 연결되어 전달받은 토크를 상기 토크센서(300)에 전달하게 되고, 상기 토크센서(300)의 외부프레임(320)은 상기 제1구동링크(610)와 연결된다.The torque transmitting unit 370 is connected to the output side of the reducer 200, that is, the flex spline 220 to transmit the received torque to the torque sensor 300, the outside of the torque sensor 300 The frame 320 is connected to the first driving link 610.

상기 링크연결수단(520)는 상기 회전샤프트(130) 내부에 삽입되며, 일측이 상기 플렉스 스플라인(220)과 결합되고, 타측이 제2엔코더(500)와 결합된다. 이 때, 상기 링크연결수단은 접착제에 의해 결합될 수도 있으며, 그 외에도 다양한 결합 수단을 통해 결합될 수 있다.The link connecting means 520 is inserted into the rotary shaft 130, one side is coupled to the flex spline 220, the other side is coupled to the second encoder 500. In this case, the link connecting means may be coupled by an adhesive, in addition may be coupled through a variety of coupling means.

상기 제1엔코더(400) 및 제2엔코더(500)의 케이블은 상기 링크연결수단(520) 내부로 배선될 수 있으며, 이 외에도 모터 및 감속기(200)에 등의 모든 케이블도 상기 링크연결수단(520) 내부로 배선될 수 있다.Cables of the first encoder 400 and the second encoder 500 may be wired into the link connecting means 520. In addition, all cables such as the motor and the reducer 200 may also be connected to the link connecting means ( 520 may be wired inside.

상기 중공구동모듈(1)은 연속적으로 링크들이 연결되어 있으며, 회전축마다 구동모듈이 들어 있는 로봇에 적용되어 로봇 전체의 무게를 획기적으로 줄일 수 있으며, 각 구동모듈의 케이블을 중앙으로 통과시킬 수 있어 케이블의 손상 및 꼬임을 방지할 수 있고, 외형적으로 더 깔끔해질 수 있다.
The hollow drive module (1) is continuously connected to the link, it is applied to a robot containing a drive module for each axis of rotation can significantly reduce the weight of the entire robot, can pass the cable of each drive module to the center Damage and twisting of the cable can be prevented and the appearance can be cleaner.

실시예2Example 2

실시예 2는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 또 다른 실시예에 관한 것이다.Embodiment 2 relates to another embodiment of a hollow drive module according to the present invention.

본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 토크전달부(370) 및 상기 감속기(200)의 고정 측 사이에 설치되어 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하는 차단베어링(360)을 더 포함하여 형성될 수 있다.The hollow drive module 1 of the present invention is installed between the torque transmission unit 370 and the fixed side of the reducer 200 in the axial direction transmitted from the output side of the reducer 200 to the torque sensor 300. It may be formed by further comprising a blocking bearing 360 to block the force.

상기 차단베어링(360)은 내륜이 상기 토크전달부(370)와 결합되며, 외륜이 상기 감속기(200)의 고정 측과 연결됨으로써, 상기 감속기(200)의 출력 측이 축방향으로 밀려들어오거나 밀려나가게 되어 생길 수 있는 축방향 변위를 상쇄시킬 수 있다.The blocking bearing 360 has an inner ring coupled to the torque transmission unit 370, and an outer ring is connected to the fixed side of the reducer 200, so that the output side of the reducer 200 is pushed in or pushed out in the axial direction. To offset any axial displacements that may occur.

상기 차단베어링(360)은 유격이 10~50㎛ 정도로 적은 볼베어링일 수 있다. 상기 토크센서(300)는 상기 차단베어링(360)의 유격이 10㎛일 경우, 축방향으로 가해질 수 있는 변위가 최대 10㎛이게 되고, 그 이상의 변위는 상기 차단베어링(360)에 의해 상쇄되어 토크측정 오차가 줄어들 수 있다.The blocking bearing 360 may be a ball bearing having a clearance of about 10 to 50㎛. When the clearance of the blocking bearing 360 is 10 μm, the torque sensor 300 may have a maximum displacement of 10 μm in the axial direction, and further displacement may be offset by the blocking bearing 360 to provide torque. Measurement errors can be reduced.

이에 따라, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 토크센서(300)의 오차를 줄이고, 상기 중공형 모터의 회전각도와 실제 제1구동링크에 걸리는 출력 측 토크를 모두 측정할 수 있어, 제어의 정확도를 향상시킬 수 있다.
Accordingly, the hollow drive module 1 of the present invention reduces the error of the torque sensor 300, and can measure both the rotation angle of the hollow motor and the output side torque that is actually applied to the first drive link. Can improve the accuracy.

실시예3Example 3

실시예3은 본 발명의 중공구동모듈(1)이 작동되는 일실시예에 관한 것이다.Embodiment 3 relates to an embodiment in which the hollow drive module 1 of the present invention operates.

도 9를 참고로 상기 중공형 모터(100)가 3200rpm으로 회전하고, 상기 감속기(200)의 감속비가 1/50일 경우에 대해 설명하면,Referring to FIG. 9, the hollow motor 100 rotates at 3200 rpm, and the reduction ratio of the reducer 200 is 1/50.

상기 감속기(200)는 상기 중공형 모터(100)를 감속시켜 출력 측에 연결된 상기 제1구동링크(610)가 64rpm으로 회전하도록 한다.The reducer 200 decelerates the hollow motor 100 so that the first driving link 610 connected to the output side rotates at 64 rpm.

이 때, 상기 감속기(200)의 실제 회전각도가 측정되도록 연결된 상기 제2엔코더(500)에서는 이상적인 경우 64rpm이 검출되며, 아닐 경우에는 그 이상 또는 그 이하가 검출된다.At this time, 64 rpm is ideally detected in the second encoder 500 connected to measure the actual rotation angle of the reducer 200, and when it is not, more or less is detected.

이와 마찬가지로, 상기 중공형 모터(100)의 실제 회전각도가 측정되도록 연결된 상기 제1엔코더(400)에서는 이상적인 경우, 6000rpm의 회전각도가 검출된다.Similarly, in the first encoder 400 connected to measure the actual rotation angle of the hollow motor 100, a rotation angle of 6000 rpm is detected in an ideal case.

상술한 바와 같이, 상기 제2엔코더(500)는 상기 감속기에 의해 감속되어 회전되기 때문에 저속회전용 고정밀 엔코더인 것이 바람직하며, 상기 제1엔코더(400)는 고속으로 회전되기 때문에 고속회전용의 일반적인 엔코더인 것이 바람직하다.
As described above, since the second encoder 500 is decelerated and rotated by the speed reducer, the second encoder 500 is preferably a high-precision encoder for low speed rotation, and the first encoder 400 is rotated at high speed. It is preferable that it is an encoder.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1 : 중공구동모듈
100 : 중공형 모터
110 : 고정자 120 : 회전자
130 : 회전샤프트 140 : 제1중공부
200 : 감속기
210 : 제2중공부 220 : 플렉스 스플라인
230 : 서큘러 스플라인 240 : 웨이브 제너레이터
300 : 토크센서
310 : 내부프레임 320 : 외부프레임
330 : 연결빔 340 : 스트레인 게이지
350 : 제5중공부 360 : 차단베어링
370 : 토크전달부
400 : 제1엔코더 410 : 제3중공부
500 : 제2엔코더 510 : 제4중공부
520 : 링크연결수단
521 : 제1연결부재 522 : 제2연결부재
610 : 제1구동링크 620 : 제2구동링크
710 : 크로스롤러베어링 720 : 제1베어링
730 : 제2베어링
810 : 제1링부 820 : 제2링부
910 : 모터하우징 920 : 감속기하우징
930 : 엔코더하우징1: hollow drive module
100: hollow motor
110: stator 120: rotor
130: rotation shaft 140: the first hollow portion
200: reducer
210: second hollow portion 220: flex spline
230: circular spline 240: wave generator
300: torque sensor
310: inner frame 320: outer frame
330: connecting beam 340: strain gauge
350: 5th hollow part 360: blocking bearing
370: torque transmission unit
400: first encoder 410: third hollow part
500: second encoder 510: fourth hollow
520: link connecting means
521: first connecting member 522: second connecting member
610: first drive link 620: second drive link
710: cross roller bearing 720: first bearing
730: second bearing
810: first ring portion 820: second ring portion
910: motor housing 920: reducer housing
930: Encoder Housing

Claims (11)

고정자(110), 상기 고정자(110)에 대하여 회전하며 중심부가 관통된 회전자(120), 상기 회전자(120)의 관통된 중심부에 배치 결합되며 중앙에 관통된 제1중공부(140)를 갖는 회전샤프트(130)를 포함하여 형성되는 중공형 모터(100);
상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결되어 상기 회전샤프트(130)의 회전을 감속하며, 중앙에 관통된 제2중공부(210)를 갖는 감속기(200);
상기 감속기(200)의 출력 측과 연결되는 토크전달부(370);
외측이 크로스롤러베어링(710)의 외륜에 연결되어 지지되며, 상기 토크전달부(370)를 통해 상기 감속기(200)와 연결되어 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 토크센서(300);
상기 토크센서(300)의 가장자리에 배치되어 연결되는 제1구동링크(610);
상기 중공형 모터(100)의 상기 감속기(200)와 연결되는 측과 반대되는 입력 측에 위치하고, 상기 회전샤프트(130)와 연결되어 상기 중공형 모터(100)의 회전각도를 검출하며, 중앙에 관통된 제3중공부(410)를 갖는 제1엔코더(400);
상기 제1엔코더(400)의 상기 중공형 모터(100)와 연결되는 측과 반대되는 측에 위치하고, 중앙에 관통된 제4중공부(510)를 갖는 제2엔코더(500);
상기 제1 내지 제4중공부(140, 210, 410, 510)에 삽입되어 상기 제2엔코더(500)와 연결되는 파이프 형태의 제1연결부재(521) 및 상기 토크센서(300)에 위치된 측의 단부가 방사방향으로 연장 형성되어 상기 제1구동링크(610)에 연결되는 제2연결부재(522)를 포함하는 링크연결수단(520); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The stator 110, the rotor 120 which rotates with respect to the stator 110, has a central portion penetrated therethrough, and is disposed and coupled to the central portion of the rotor 120 and penetrated at the center thereof. Hollow motor 100 is formed including a rotating shaft 130 having;
Reducer 200 is connected to the rotary shaft 130 located on the output side of the hollow motor 100 to decelerate the rotation of the rotary shaft 130, having a second hollow portion 210 penetrated in the center thereof. ;
A torque transmission unit 370 connected to an output side of the reducer 200;
The outside is connected to the outer ring of the cross roller bearing 710 is supported, the torque sensor is connected to the reducer 200 through the torque transfer unit 370 to measure the torque transmitted from the output side of the reducer 200 300;
A first driving link 610 disposed and connected to an edge of the torque sensor 300;
Located on the input side opposite to the side connected to the reducer 200 of the hollow motor 100, connected to the rotary shaft 130 detects the rotation angle of the hollow motor 100, in the center A first encoder 400 having a third hollow portion 410 therethrough;
A second encoder (500) positioned on a side opposite to a side of the first encoder (400) connected to the hollow motor (100) and having a fourth hollow portion (510) therethrough;
Inserted into the first to fourth hollow portion 140, 210, 410, 510 is located in the pipe-like first connection member 521 and the torque sensor 300 connected to the second encoder 500 A link connecting means (520) including an end portion of the side extending in a radial direction and including a second connecting member (522) connected to the first driving link (610); Hollow drive module (1) characterized in that it is formed to include.
제 1항에 있어서,
상기 감속기(200)는 하모닉 감속기(200)이며,
상기 토크전달부(370)와 연결되며, 동체 개구부 측 외주면에 기어 치형이 형성된 컵형의 플렉스 스플라인(220);
상기 플렉스 스플라인(220)의 외주면 기어 치형에 대응하여 내주면 기어 치형이 형성되고, 상기 크로스롤러베어링(710)의 내륜을 지지하는 고정 측인 서큘러 스플라인(230); 및
상기 플렉스 스플라인(220)에 개구부 내주면에 결합되며 상기 중공형 모터(100)의 출력 측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결된 웨이브 제너레이터(240); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
The reducer 200 is a harmonic reducer 200,
A cup-shaped flex spline 220 connected to the torque transmission part 370 and having gear teeth formed on an outer circumferential surface of the fuselage opening side;
A circular spline 230 having an inner circumferential surface gear tooth corresponding to the outer circumferential surface gear tooth of the flex spline 220 and a fixed side supporting the inner ring of the cross roller bearing 710; And
A wave generator (240) coupled to the inner circumferential surface of the opening on the flex spline (220) and connected to the rotary shaft (130) located at the output side of the hollow motor (100); Hollow drive module (1) characterized in that it is formed to include.
제 2항에 있어서,
상기 토크센서(300)는
상기 제2중공부(210)와 연통되는 제5중공부(350)를 갖는 내부프레임(310);
상기 내부프레임(310)과 방사방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 외부프레임(320);
상기 내부프레임(310) 및 외부프레임(320) 사이에 적어도 하나 이상 형성되며 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 연결빔(330); 및
상기 연결빔(330)의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 연결빔(330)의 변형량에 의한 토크를 측정하는 스트레인 게이지(340);를 포함하는 1자유도 토크센서(300)인 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 2,
The torque sensor 300 is
An inner frame 310 having a fifth hollow portion 350 communicating with the second hollow portion 210;
An outer frame 320 formed to be spaced apart from the inner frame 310 in a radial direction;
At least one connection beam formed between the inner frame 310 and the outer frame 320 and measuring a torque transmitted from an output side of the reducer 200; And
It is formed on one side or both sides of the connecting beam 330, strain gauge 340 for measuring the torque by the amount of deformation of the connecting beam 330; Hollow characterized in that it comprises a one degree of freedom torque sensor 300 Drive module (1) .
제 3항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
상기 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)의 직경이 동일하되,
상기 제3중공부(410)와 제1연결부재(521) 사이에 상기 제1연결부재(521) 외주면의 직경보다 큰 내주면을 갖는 제1링부(810)를 포함하며,
상기 제4중공부(510)와 제1연결부재(521) 사이에 상기 제1연결부재(521) 외주면의 직경과 동일한 내주면을 갖는 제2링부(820)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 3, wherein
The hollow drive module (1)
The diameter of the third hollow portion 410 and the fourth hollow portion 510 is the same,
A first ring part 810 having an inner circumferential surface larger than the diameter of the outer circumferential surface of the first connecting member 521 between the third hollow part 410 and the first connecting member 521,
The fourth hollow, characterized in that formed, including a hollow portion 510 and the first connection member 521. The second ring portion 820 has the same inner peripheral surface as the diameter of the outer peripheral surface of the first connecting member 521 between Drive module (1) .
제 4항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
상기 제1연결부재(521)의 외주면과 제2링부(820)의 내주면이 서로 접하여 결합되며,
상기 제1, 2, 5중공부(140, 210, 350) 및 제1링부(810)의 내주면과, 상기 제1연결부재(521)의 외주면 사이에 이격되는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 4, wherein
The hollow drive module (1)
The outer circumferential surface of the first connecting member 521 and the inner circumferential surface of the second ring part 820 are coupled to each other in contact with each other,
Said first, hollow, characterized in that 2, 5 a hollow portion (140, 210, 350) and a first inner peripheral surface of the ring portion 810, and, that the first additional space that is spaced between the outer peripheral surface of the first connecting member 521 formed Drive module (1) .
제 1항에 있어서,
상기 토크전달부(370) 및 상기 감속기(200)의 고정 측 사이에 설치되어 상기 감속기(200)의 출력 측으로부터 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하는 차단베어링(360)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
A blocking bearing 360 installed between the torque transmission unit 370 and the fixed side of the reducer 200 to block an axial force transmitted from the output side of the reducer 200 to the torque sensor 300. Hollow drive module (1) characterized in that it is formed to include.
제 6항에 있어서,
상기 차단베어링(360)은
유격이 10~50㎛ 인 볼베어링인 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method according to claim 6,
The blocking bearing 360 is
Hollow drive module (1), characterized in that the ball bearing having a clearance of 10 ~ 50㎛.
제 1항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
상기 링크연결수단(520)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 링크연결수단(520)과 연결되는 제1베어링(720)을 포함하며,
상기 회전샤프트(130)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 회전샤프트(130)와 연결되는 제2베어링(730)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
The hollow drive module (1)
An inner ring includes a first bearing 720 connected to the link connecting means 520 so that shaking of the link connecting means 520 is prevented.
Hollow drive module (1) characterized in that it comprises a second bearing 730, the inner ring is connected to the rotary shaft 130 so as to prevent shaking of the rotary shaft (130 ) .
제 1항에 있어서,
상기 제2연결부재(522)는
상기 제1연결부재(521)의 일측 단부에서 상기 제1구동링크(610)까지 방사방향으로 연장 형성되되,
원주방향으로 일정거리 이격된 복수개의 바(bar)형태인 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
The second connection member 522 is
Radially extending from one end of the first connection member 521 to the first drive link 610,
Hollow drive module (1), characterized in that a plurality of bars (bar) form a predetermined distance spaced in the circumferential direction.
제 1항에 있어서,
상기 제2연결부재(522)는
상기 제1연결부재(521)의 일측 단부에서 상기 제1구동링크(610)까지 방사방향으로 연장 형성되되,
가운데가 중공된 도넛형태의 플레이트인 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
The second connection member 522 is
Radially extending from one end of the first connection member 521 to the first drive link 610,
Hollow drive module (1), characterized in that the center is a hollow donut-shaped plate.
제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
로봇의 관절에 적용되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).The method according to any one of claims 1 to 10,
The hollow drive module (1)
Hollow drive module (1), characterized in that applied to the joint of the robot.
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