KR101208406B1 - Driving modules with hollowness - Google Patents

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KR101208406B1
KR101208406B1 KR1020120033089A KR20120033089A KR101208406B1 KR 101208406 B1 KR101208406 B1 KR 101208406B1 KR 1020120033089 A KR1020120033089 A KR 1020120033089A KR 20120033089 A KR20120033089 A KR 20120033089A KR 101208406 B1 KR101208406 B1 KR 101208406B1
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hollow
drive module
harmonic reducer
torque
bearing
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박찬훈
경진호
최태용
도현민
박동일
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: A hollow driving module is provided to block axial force transmitted to a torque sensor by installing a block bearing between fixing sides of a torque transmission part and a harmonic decelerator. CONSTITUTION: A hollow motor(100) includes a stator(110), a rotor(120), and a rotary shaft(130) having a first hollow. A harmonic decelerator(200) has a cup-shaped flex spline(220), a circular spline(230) supporting the innerring of a cross roller bearing(710), a wave generator(240), and a second hollow. A torque transmission unit(370) is connected to the output side of the harmonic decelerator. A block bearing(360) blocks axial force transmitted to a torque sensor(300).

Description

중공구동모듈{driving modules with hollowness}Driving modules with hollowness

본 발명은 중공구동모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 중앙이 관통된 중공형 모터와, 상기 중공형 모터의 회전샤프트와 연결되는 하모닉 감속기와, 상기 하모닉 감속기의 출력 측과 연결되는 토크전달부와, 상기 토크전달부를 통해 상기 하모닉 감속기와 연결되어 상기 하모닉 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 1자유도 토크센서를 포함하는 중공구동모듈에 있어서, 하모닉 감속기 회전 시, 하모닉 감속기의 출력 측이 축방향으로 밀려들어오거나 밀려나가게 되어 상기 토크센서에 힘이 인가됨에 따라, 상기 토크센서의 토크 측정이 부정확해지는 것을 방지하기 위해 상기 토크전달부 및 상기 하모닉 감속기의 고정 측 사이에 유격이 적은 차단베어링이 설치됨으로써, 상기 토크센서로 전달되는 축방향 힘을 차단하여 토크 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 중공구동모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a hollow drive module, and more specifically, a hollow motor having a center penetrated therein, a harmonic reducer connected to a rotating shaft of the hollow motor, a torque transmission unit connected to an output side of the harmonic reducer, In the hollow drive module comprising a one-degree of freedom torque sensor connected to the harmonic reducer through the torque transmission unit for measuring the torque transmitted from the output side of the harmonic reducer, when the harmonic reducer rotates, the output side of the harmonic reducer is the shaft As a force is applied to the torque sensor by being pushed in or pushed out of the direction, a blocking bearing with less play between the torque transmission part and the fixed side of the harmonic reducer is provided to prevent the torque measurement of the torque sensor from being inaccurate. By being installed, the torque is measured by blocking the axial force transmitted to the torque sensor It relates to a hollow drive module that can improve the density.

일반적으로 산업용 로봇은 중실형의 하모닉 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, an industrial robot constitutes a joint with a solid harmonic reducer, a servo motor, and a brake. As shown in FIG. 1, a solid rotation angle sensor 30 is mounted on a shaft 20 of the servo motor 10. Use feedback to control 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 하모닉 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 harmonic reducer (not shown) and the servo motor 10 constituting the joint of the robot are integrally formed so that the parts can be shared and configured at a high density to reduce weight and volume. The sensor and various utility lines 70 need to be hollow so that they can penetrate the axial center of these components.

따라서 로봇 공급사는 도 1 및 도2에 도시한 바와 같이 서보 모터(10), 하모닉 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, the robot supplier integrates the servo motor 10, the harmonic reducer (not shown), and the brake (not shown), as shown in FIGS. 1 and 2, to reduce the weight of the actuator 80 through common use of the components and high-density arrangement design. In order to meet the demands of light weight and simplicity of robots, the robots have been shown to be slimmer. 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 하모닉 감속기)에는 중공형 하모닉 감속기 본체와 중공형 모터 일체를 각각 별도의 공정으로 조립하여 제조한 중공형 모터 하모닉 감속기에 대한 발명이 개시된 바 있다.Korean Patent No. 0642307 (name: hollow motor harmonic reducer) has disclosed the invention of a hollow motor harmonic reducer manufactured by assembling the hollow harmonic reducer main body and the hollow motor in a separate process.

한편, 상술한 바와 같은 중공형 모터를 이용하여 링크를 구동하기 위한 중공구동모듈은 하모닉 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 harmonic 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 토크, 즉 모터 회전축 방향으로 들어오는 토크만 측정 가능한 것으로, 모터 회전축 방향으로 들어오는 모멘트 이외의 토크나 힘이 인가되면 잘못된 토크가 측정된다.The torque sensor mounted to achieve the above object can generally measure only one degree of freedom torque, i.e., torque coming in the direction of the motor shaft, and when a torque or force other than the moment coming in the direction of the motor shaft is applied, wrong torque Is measured.

실제로, 상기 중공구동모듈은 다관절 로봇의 구동부에 적용될 경우, 상기 토크센서에 로봇의 구동부들이 연속적으로 연결되기 때문에 다양한 방향의 힘과 모멘트가 인가되기 때문에 토크센서의 측정 정밀도가 현저하게 저하될 수 있다는 문제점이 있다.In fact, when the hollow driving module is applied to the driving unit of the articulated robot, since the driving units of the robot are continuously connected to the torque sensor, the measurement accuracy of the torque sensor may be remarkably deteriorated because force and moments are applied in various directions. There is a problem.

이를 방지하기 위해 6자유도 토크센서를 사용할 경우, 모든 자유도의 힘과 토크를 측정하고 필요한 방향의 토크만 선택하여 제어에 사용할 수 있지만 6자유도 토크센서는 개발비용이 매우 비싸 로봇 전체의 원가가 급격하게 상승되어 상용화가 어렵게 된다.
In order to prevent this, the six degree of freedom torque sensor can measure the force and torque of all degrees of freedom and use only the torque in the required direction to control it. It rises sharply, making it difficult to commercialize.

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 모터와, 상기 중공형 모터의 회전샤프트와 연결되는 하모닉 감속기와, 상기 하모닉 감속기의 출력 측과 연결되는 토크전달부와, 상기 토크전달부를 통해 상기 하모닉 감속기와 연결되어 상기 하모닉 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 1자유도 토크센서를 포함하는 중공구동모듈에 있어서, 하모닉 감속기 회전 시, 하모닉 감속기의 출력 측이 축방향으로 밀려들어오거나 밀려나가게 되어 상기 토크센서에 힘이 인가됨에 따라, 상기 토크센서의 토크 측정이 부정확해지는 것을 방지하기 위해 상기 토크전달부 및 상기 하모닉 감속기의 고정 측 사이에 유격이 적은 차단베어링이 설치됨으로써, 상기 토크센서로 전달되는 축방향 힘을 차단하여 토크 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 중공구동모듈을 제공하는 것이다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is a hollow motor, a harmonic reducer connected to the rotation shaft of the hollow motor, the output side of the harmonic reducer A hollow drive module including a torque transmission unit connected to the harmonic reducer connected to the harmonic reducer through the torque transfer unit and measuring a torque transmitted from an output side of the harmonic reducer, when the harmonic reducer rotates. As the output side of the harmonic reducer is pushed in or pushed out in the axial direction and a force is applied to the torque sensor, between the torque transmission part and the fixed side of the harmonic reducer to prevent the torque measurement of the torque sensor from being inaccurate. The axial direction transmitted to the torque sensor by installing a blocking bearing with little play in the It is to provide a hollow drive module that can block the force to improve the torque measurement accuracy.

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 하모닉 감속기(200); 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측과 연결되는 토크전달부(370); 외측이 크로스롤러베어링(710)의 외륜에 연결되어 지지되며, 상기 토크전달부(370)를 통해 상기 하모닉 감속기(200)와 연결되어 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 토크센서(300); 상기 토크전달부(370) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 고정 측 사이에 설치되어 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측으로부터 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하는 차단베어링(360); 을 포함하여 형성된다.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; The harmonic reducer 200 is connected to the rotary shaft 130 located at the output side of the hollow motor 100 to slow down the rotation of the rotary shaft 130 and has a second hollow portion 210 penetrated in the center thereof. ); A torque transmission unit 370 connected to the output side of the harmonic reducer 200; The outside is connected to the outer ring of the cross roller bearing 710 and is supported, connected to the harmonic reducer 200 through the torque transmission unit 370 to measure the torque transmitted from the output side of the harmonic reducer 200. Torque sensor 300; Blocking bearing 360 is installed between the torque transmission unit 370 and the fixed side of the harmonic reducer 200 to block the axial force transmitted to the torque sensor 300 from the output side of the harmonic reducer 200 ); .

또한, 상기 하모닉 감속기(200)는 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 harmonic reducer 200 is connected to the torque transmission unit 370, the cup-shaped flex spline 220 with gear teeth formed on the outer peripheral 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 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 하모닉 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 harmonic 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 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 중공구동모듈은 상기 중공형 모터(100)의 상기 하모닉 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)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hollow drive module is located on the input side opposite to the side connected to the harmonic reducer 200 of the hollow motor 100, is connected to the rotary shaft 130 of the hollow motor 100 The rotation angle is detected, and the first encoder 400 having a third hollow portion 410 penetrated in the center is formed.

또한, 상기 중공구동모듈은 상기 제1엔코더(400)의 상기 중공형 모터(100)와 연결되는 측과 반대되는 측에 위치하고, 중앙에 관통된 제4중공부(510)를 가지며, 상기 제1 내지 제4중공부(510)에 삽입되어 배치되는 원통형의 연결파이프(520)에 의해 상기 제4중공부(510) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측이 연결되어 하모닉 감속기(200)의 출력 회전각도를 검출하는 제2엔코더(500)를 포함하여 형성된다.In addition, the hollow driving module is located on the side opposite to the side connected to the hollow motor 100 of the first encoder 400, has a fourth hollow portion 510 penetrated in the center, the first The output side of the harmonic reducer 200 is connected by connecting the output side of the fourth hollow portion 510 and the harmonic reducer 200 by a cylindrical connecting pipe 520 inserted into the fourth hollow portion 510. It is formed including a second encoder 500 for detecting the rotation angle.

또한, 상기 중공구동모듈(1)은 상기 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)의 직경이 동일하되, 상기 제3중공부(410)와 연결파이프(520) 사이에 상기 연결파이프(520) 외주면의 직경보다 큰 내주면을 갖는 제1링부(810)를 포함하며, 상기 제4중공부(510)와 연결파이프(520) 사이에 상기 연결파이프(520) 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, the connection between the third hollow portion 410 and the connection pipe 520 An inner circumferential surface having a first ring portion 810 having an inner circumferential surface larger than the diameter of the outer circumferential surface of the pipe 520 and between the fourth hollow portion 510 and the connecting pipe 520, the inner circumferential surface of which is equal to the diameter of the outer circumferential surface of the connecting pipe 520. It is characterized by including the second ring portion 820 having a.

또한, 상기 중공구동모듈(1)은 상기 연결파이프(520)의 외주면과, 상기 제4중공부(510) 및 제2링부(820)의 내주면이 서로 접하여 결합되며, 상기 연결파이프(520)의 외주면과, 상기 회전샤프트(130) 및 제1링부(810)의 내주면 사이에 이격되는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hollow driving module 1 is coupled to the outer circumferential surface of the connecting pipe 520 and the inner circumferential surfaces of the fourth hollow portion 510 and the second ring portion 820 are in contact with each other, the coupling pipe 520 A space portion spaced apart from an outer circumferential surface and an inner circumferential surface of the rotary shaft 130 and the first ring portion 810 is formed.

또한, 상기 중공구동모듈(1)은 상기 연결파이프(520)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 연결파이프(520)와 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 drive module 1 includes a first bearing 720 in which the inner ring is connected to the connection pipe 520 so as to prevent shaking of the connection pipe 520, the shaking of the rotary shaft 130 To prevent this, the inner ring includes a second bearing 730 connected to the rotary shaft 130.

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 모터와, 상기 중공형 모터의 회전샤프트와 연결되는 하모닉 감속기와, 상기 하모닉 감속기의 출력 측과 연결되는 토크전달부와, 상기 토크전달부를 통해 상기 하모닉 감속기와 연결되어 상기 하모닉 감속기의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 1자유도 토크센서를 포함하는 중공구동모듈에 있어서, 하모닉 감속기 회전 시, 하모닉 감속기의 출력 측이 축방향으로 밀려들어오거나 밀려나가게 되어 상기 토크센서에 힘이 인가됨에 따라, 상기 토크센서의 토크 측정이 부정확해지는 것을 방지하기 위해 상기 토크전달부 및 상기 하모닉 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. Hollow drive module of the present invention is a hollow motor through the center, a harmonic reducer connected to the rotary shaft of the hollow motor, a torque transmission unit connected to the output side of the harmonic reducer, and through the torque transmission unit In the hollow drive module including a one-degree of freedom torque sensor connected to the harmonic reducer to measure the torque transmitted from the output side of the harmonic reducer, when the harmonic reducer rotates, the output side of the harmonic reducer is pushed in or pushed in the axial direction As the force is applied to the torque sensor, a clearance bearing with less play is installed between the torque transmission part and the fixed side of the harmonic reducer to prevent the torque measurement of the torque sensor from being inaccurate. It can improve the torque measurement accuracy by cutting off the axial force transmitted to the On the contrary, there is an advantage that a simple 1 degree of freedom torque sensor can be used.

또한, 본 발명의 중공구동모듈은 중앙이 관통된 중공형 모터의 회전각도를 검출하는 제1엔코더와, 상기 중공형 모터의 출력 측에 위치된 하모닉 감속기와 연결되어 감속된 회전각도로 구동되는 제1구동링크의 실제 회전각도를 검출하기 위한 제2엔코더가 상기 중공형 모터의 입력 측, 다시 말해, 상기 중공형 모터의 회전자 측에 위치되어 상기 중공형 모터의 회전각도, 출력 측 회전각도 및 출력 측 토크가 모두 측정 가능하여 제어의 정확도를 향상시킨다는 장점이 있다.In addition, the hollow drive module of the present invention is connected to a first encoder for detecting the rotation angle of the hollow motor through the center and the harmonic reducer located on the output side of the hollow motor is driven at a reduced rotation angle A second encoder for detecting the actual rotation angle of the drive link is located on the input side of the hollow motor, that is, the rotor side of the hollow motor, so that the rotation angle of the hollow motor, the output side rotation angle and All output torques can be measured to improve control accuracy.

또한, 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 케이블의 손상 및 꼬임을 방지할 수 있고, 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, can significantly reduce the weight of the entire robot In addition, the cable of each drive module can be passed through the center to prevent damage and twisting of the cable, it 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 하모닉 감속기를 나타낸 횡단면도.
도 5는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 토크센서를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 중공구동모듈에서 연결파이프가 분리된 상태를 나타낸 횡단면도.
도 7은 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 harmonic 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 cross-sectional view showing a state in which the connection pipe is separated from the hollow drive module according to the present invention.
7 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 1은 종래의 서보 모터와 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 도면이고, 도 2는 다관절 로봇의 개념도를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 일실시예를 나타낸 횡단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 하모닉 감속기를 나타낸 횡단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 중공구동모듈의 토크센서를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 중공구동모듈에서 연결파이프가 분리된 상태를 나타낸 횡단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 중공구동모듈의 구성도이다.
1 is a view showing a conventional servo motor and a rotation angle sensor driving mechanism, Figure 2 is a view showing a conceptual diagram of a multi-joint robot, Figure 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a hollow drive module according to the present invention. 4 is a cross-sectional view showing a harmonic reducer of a hollow drive module according to the present invention, FIG. 5 is a perspective view schematically showing a torque sensor of a hollow drive module according to the present invention, and FIG. 6 is a hollow drive module according to the present invention. Is a cross-sectional view showing a state in which the connection pipe is separated, Figure 7 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), 하모닉 감속기(200), 토크전달부(370), 토크센서(300) 및 차단베어링(360)을 포함하여 형성된다.The hollow drive module 1 of the present invention is largely formed to include a hollow motor 100, harmonic reducer 200, torque transmission unit 370, torque sensor 300 and the blocking bearing 360.

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 하모닉 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 harmonic reducer 200 is connected to the rotary shaft 130 located at the output side of the hollow motor 100 to slow down the rotation of the rotary shaft 130 and is formed through a second hollow portion ( 210).

상기 토크전달부(370)는 상기 하모닉 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 하모닉 감속기(200)와 연결되어 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정한다.The torque transmission unit 370 may be rotated in connection with the output side of the harmonic reducer 200, the torque sensor 300 is connected to the outer ring of the cross roller bearing 710 is supported outside, the torque It is connected to the harmonic reducer 200 through a transmission unit 370 to measure the torque transmitted from the output side of the harmonic reducer 200.

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 하모닉 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.As shown in FIG. 5, the torque sensor 300 may include an inner frame 310 having a fifth hollow portion 350 communicating with the second hollow portion; 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 harmonic 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).

여기서, 상기 스트레인 게이지(340)는 상기 하모닉 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 harmonic reducer 200, and measures the torque by the detected deformation amount.

특히, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 토크전달부(370) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 고정 측 사이에 설치되어 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측으로부터 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하는 차단베어링(360)을 더 포함하여 형성된다.In particular, the hollow drive module 1 of the present invention is installed between the torque transmission unit 370 and the fixed side of the harmonic reducer 200 from the output side of the harmonic reducer 200 to the torque sensor 300. It further comprises a blocking bearing 360 to block the axial force transmitted.

상기 차단베어링(360)은 내륜이 상기 토크전달부(370)와 결합되며, 외륜이 상기 하모닉 감속기(200)의 고정 측과 연결됨으로써, 상기 하모닉 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 harmonic reducer 200 so that the output side of the harmonic reducer 200 is pushed in the axial direction. It can offset the axial displacement that can be caused by coming in or pushing out.

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 줄어든다.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. The measurement error is reduced.

상기 하모닉 감속기(200)는 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 harmonic reducer 200 is coupled to the torque transmission unit 370, the cup-shaped flex spline 220 with gear teeth formed on the outer peripheral surface of the fuselage opening side; A circular spline 230 having an inner circumferential surface gear tooth corresponding to an 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 하모닉 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 harmonic reducer 200, and teeth that mesh with the teeth of the flex spline 220 are formed on the inner circumferential surface so as to correspond to the outer circumferential gear of the flex spline 220. The circular spline 230 is fixed to the second drive 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 하모닉 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 harmonic reducer 200 configured as described above has an inner shaft of the ball bearing rotating when an elliptical cam connected to an input shaft, that is, the rotary shaft located at the output side of the hollow motor 100, rotates at a predetermined speed. When the upper cam long axis pushes the ball bearing outward, 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 하모닉 감속기(200)의 출력 측인 상기 플렉스 스플라인(220)과 연결되는 제1구동링크(610)는 상기 하모닉 감속기(200)의 감속비만큼 감속되어 구동된다.Accordingly, the first driving link 610 connected to the flex spline 220, which is an output side of the harmonic reducer 200, is decelerated and driven by the reduction ratio of the harmonic reducer 200.

이 때, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 하모닉 감속기(200)의 플렉스 스플라인(220) 및 제1구동링크(610)에 모터의 회전토크 이외의 외력이나 외부 모멘트가 인가되지 않도록 상기 크로스롤러베어링(710)의 내륜이 상기 하모닉 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 splines 220 and the first drive link 610 of the harmonic reducer 200 to prevent the external force or external moment other than the rotation torque of the motor is applied. An inner ring of the roller bearing 710 may be connected to the circular spline 230 of the harmonic reducer 200, and an outer ring may be connected to the first drive link 610.

또한, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 연결파이프(520)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 연결파이프(520)와 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 in which the inner ring is connected to the connection pipe 520 so as to prevent shaking of the connection pipe 520, the rotation 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 prevent shaking. The first bearing 720 and the second bearing 730 may be general roll bearings.

실시예2Example 2

실시예 2는 제1엔코더 및 제2엔코더가 구비되어 출력 측 토크뿐만 아니라, 상기 중공형 모터의 회전각도 및 출력 측 회전각도를 모두 측정할 수 있는 중공구동모듈에 관한 것이다.Embodiment 2 relates to a hollow drive module having a first encoder and a second encoder to measure not only the output side torque but also the rotation angle and the output side rotation angle of the hollow motor.

이 때, 본 발명의 중공구동모듈에 구비되는 상기 제1엔코더(400)는 상기 중공형 모터(100)의 상기 하모닉 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.At this time, the first encoder 400 provided in the hollow drive module of the present invention is located on the input side opposite to the side connected to the harmonic reducer 200 of the hollow motor 100, the rotary shaft ( It is connected to 130 to detect the rotation angle of the hollow motor 100, and has a third hollow portion 410 penetrated in the center.

상기 제2엔코더(500)는 상기 제1엔코더(400)의 상기 중공형 모터(100)와 연결되는 측과 반대되는 측에 위치하고, 중앙에 관통된 제4중공부(510)를 가지며, 상기 제1 내지 제4중공부(510)에 삽입되어 배치되는 원통형의 연결파이프(520)에 의해 상기 제4중공부(510) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측이 연결되어 하모닉 감속기(200)의 출력 회전각도를 검출한다.The second encoder 500 is located on the side opposite to the side connected to the hollow motor 100 of the first encoder 400, has a fourth hollow portion 510 penetrated in the center, The output side of the fourth hollow portion 510 and the harmonic reducer 200 is connected to each other by a cylindrical connecting pipe 520 that is inserted into and disposed in the first to fourth hollow portions 510. The output rotation angle is detected.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)의 직경이 동일한 제1엔코더(400) 및 제2엔코더(500)를 사용하되, 상기 제3중공부(410)와 연결파이프(520) 사이에 상기 연결파이프(520) 외주면의 직경보다 큰 내주면을 갖는 제1링부(810)를 포함하며, 상기 제4중공부(510)와 연결파이프(520) 사이에 상기 연결파이프(520) 외주면의 직경과 동일한 내주면을 갖는 제2링부(820)를 포함하여 형성될 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 6, the hollow drive module 1 of the present invention, the first encoder 400 and the second encoder having the same diameter of the third hollow portion 410 and the fourth hollow portion 510. A first ring part 810 is used between the third hollow part 410 and the connection pipe 520, the first ring part 810 having an inner circumferential surface larger than the diameter of the outer circumferential surface of the connection pipe 520. The second ring part 820 may be formed between the hollow part 510 and the connection pipe 520 having an inner circumferential surface that is equal to the diameter of the outer circumferential surface of the connection pipe 520.

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 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 연결파이프(520)의 외주면과, 상기 제2중공부(210) 및 제2링부(820)의 내주면이 서로 접하여 결합되고, 상기 연결파이프(520)의 외주면과, 상기 회전샤프트(130) 및 제1링부(810)의 내주면 사이에 이격되는 공간부가 형성될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 연결파이프(520)가 상기 중공형 모터(100) 및 제1엔코더(400)와는 일정거리 이격되어 배치됨으로써 원활하게 회전될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 회전시 발생될 수 있는 마찰 및 마모를 방지하고, 상기 제2엔코더(500)만 결합되어 같이 회전되도록 할 수 있다.3 and 6, the hollow drive module 1 of the present invention is the outer peripheral surface of the connection pipe 520 and the inner peripheral surface of the second hollow portion 210 and the second ring portion 820 mutually A space portion may be formed in contact with each other and spaced apart from an outer circumferential surface of the connection pipe 520 and an inner circumferential surface of the rotary shaft 130 and the first ring part 810. Through this, the hollow drive module 1 of the present invention is not only to allow the connection pipe 520 to be smoothly rotated by being spaced apart from the hollow motor 100 and the first encoder 400 by a predetermined distance. In order to prevent friction and abrasion that may occur during rotation, only the second encoder 500 may be coupled to rotate together.

도 3 및 7을 참고로 본 발명의 중공구동모듈(1)의 전체적인 구조를 설명하면,Referring to Figure 3 and 7, 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 하모닉 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 하모닉 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 harmonic 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. have. Circular Spline 230 of the harmonic drive 200 are connected in combination with the inner ring of the cross roller bearing 710 via the speed reducer housing 920, the reducer housing 920 (910) of the motor housing and Coupled with the second driving link 620 to firmly support the inner ring of the cross roller bearing 710.

상기 토크전달부(370)는 상기 하모닉 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 harmonic reducer 200, that is, the flex spline 220 to transmit the received torque to the torque sensor 300, the torque sensor 300 of the The outer frame 320 is connected to the first drive link 610.

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

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

특히, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 상기 토크전달부(370) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 고정 측 사이에 유격이 적은 차단베어링(360)이 설치됨으로써, 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하여 토크 측정 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 일반적으로 사용되는 단순한 1자유도 토크센서(300)가 적용 가능하다는 장점이 있다.In particular, the hollow drive module 1 of the present invention is installed between the torque transmission unit 370 and the fixed side of the harmonic reducer 200 has a less gap between the bearing bearing 360, by the torque sensor 300 It is possible to improve the torque measurement accuracy by blocking the transmitted axial force, there is an advantage that a simple one degree of freedom torque sensor 300 that is generally used can be applied.

더불어, 본 발명의 중공구동모듈(1)은 중공형 모터(100)의 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 1 of the present invention uses two encoders so that both the rotation angle and the output side rotation angle of the hollow motor 100 can be measured, and by placing the encoder on the input side of the motor, In addition to using general encoders, two encoders can be modularized into one module, reducing manufacturing costs and improving ease of use.

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 : 하모닉 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 : 연결파이프
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: harmonic 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: connecting pipe
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 (10)

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);
동체 개구부 측 외주면에 기어 치형이 형성된 컵형의 플렉스 스플라인(220) 과, 상기 플렉스 스플라인(220)의 외주면 기어 치형에 대응하여 내주면 기어 치형이 형성되고, 크로스롤러베어링(710)의 내륜을 지지하는 고정 측인 서큘러 스플라인(230) 과, 상기 플렉스 스플라인(220)에 개구부 내주면에 결합되며 상기 중공형 모터(100)의 출력측에 위치한 상기 회전샤프트(130)와 연결된 웨이브 제너레이터(240) 를 포함하여 형성되어, 상기 회전샤프트(130)의 회전을 감속하며, 중앙에 관통된 제2중공부(210)를 갖는 하모닉 감속기(200);
상기 하모닉 감속기(200)의 출력측과 연결되는 토크전달부(370);
상기 제2중공부(210)와 연통되는 제5중공부(350)를 갖는 내부프레임(310)과, 상기 내부프레임(310)과 방사방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 외부프레임(320)과, 상기 내부프레임(310) 및 외부프레임(320) 사이에 적어도 하나 이상 형성되며 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 연결빔(330)과, 상기 연결빔(330)의 일측 또는 양측에 형성되어 상기 연결빔(330)의 변형량에 의한 토크를 측정하는 스트레인 게이지(340);를 포함하며, 외측이 상기 크로스롤러베어링(710)의 외륜에 연결되어 지지되고, 상기 토크전달부(370)를 통해 상기 하모닉 감속기(200)와 연결되어 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측으로부터 전달되는 토크를 측정하는 1자유도의 토크센서(300);
상기 토크전달부(370) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 고정 측 사이에 설치되어 상기 하모닉 감속기(200)의 출력측으로부터 상기 토크센서(300)로 전달되는 축방향 힘을 차단하는 차단베어링(360); 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;
A cup-shaped flex spline 220 in which gear teeth are formed on the outer peripheral surface of the fuselage opening side , and an inner circumferential gear tooth is formed corresponding to the gear teeth of the outer circumferential surface of the flex spline 220, and is fixed to support the inner ring of the cross roller bearing 710. A circular spline 230 which is a side, and a wave generator 240 coupled to the inner surface of the opening to the flex spline 220 and connected to the rotary shaft 130 positioned at the output side of the hollow motor 100 . A harmonic reducer 200 which decelerates the rotation of the rotary shaft 130 and has a second hollow portion 210 penetrated in the center thereof;
A torque transmission unit 370 connected to the output side of the harmonic reducer 200 ;
An inner frame 310 having a fifth hollow portion 350 communicating with the second hollow portion 210, an outer frame 320 spaced apart from the inner frame 310 by a predetermined distance in a radial direction, and At least one formed between the inner frame 310 and the outer frame 320 and the connection beam 330 for measuring the torque transmitted from the output side of the harmonic reducer 200, and one side of the connection beam 330 Or strain gauges 340 which are formed at both sides to measure torque by the amount of deformation of the connecting beam 330, and the outside is connected to and supported by an outer ring of the cross roller bearing 710, and the torque transmitting part A torque sensor 300 of one degree of freedom connected to the harmonic reducer 200 through 370 to measure torque transmitted from an output side of the harmonic reducer 200;
Is provided between the fixed side of the torque transmission unit 370 and the harmonic drive 200 off to block the axial force delivered to the torque sensor 300, from the output side of the harmonic drive 200, bearing 360, ; Hollow drive module (1) characterized in that it is formed to include.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 차단베어링(360)은
유격이 10~50㎛ 인 볼베어링인 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
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 중공구동모듈은
상기 중공형 모터(100)의 상기 하모닉 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)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method of claim 1,
The hollow drive module
Located on the input side opposite to the side connected to the harmonic reducer 200 of the hollow motor 100, connected to the rotary shaft 130 detects the rotation angle of the hollow motor 100, the center Hollow drive module (1) characterized in that it comprises a first encoder (400) having a third hollow portion 410 penetrated through.
제 5항에 있어서,
상기 중공구동모듈은
상기 제1엔코더(400)의 상기 중공형 모터(100)와 연결되는 측과 반대되는 측에 위치하고, 중앙에 관통된 제4중공부(510)를 가지며, 상기 제1 내지 제4중공부(140, 210, 410, 510)에 삽입되어 배치되는 원통형의 연결파이프(520)에 의해 상기 제4중공부(510) 및 상기 하모닉 감속기(200)의 출력 측이 연결되어 하모닉 감속기(200)의 출력 회전각도를 검출하는 제2엔코더(500)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
6. The method of claim 5,
The hollow drive module
Located on the side opposite to the side connected to the hollow motor 100 of the first encoder 400, has a fourth hollow portion 510 penetrated in the center, the first to fourth hollow portion 140 , The output side of the fourth hollow portion 510 and the harmonic reducer 200 is connected by a cylindrical connecting pipe 520 inserted into and disposed in the 210, 410, and 510 to rotate the output of the harmonic reducer 200. Hollow drive module (1) characterized in that it comprises a second encoder (500) for detecting the angle.
제 6항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
상기 제3중공부(410) 및 제4중공부(510)의 직경이 동일하되,
상기 제3중공부(410)와 연결파이프(520) 사이에 상기 연결파이프(520) 외주면의 직경보다 큰 내주면을 갖는 제1링부(810)를 포함하며,
상기 제4중공부(510)와 연결파이프(520) 사이에 상기 연결파이프(520) 외주면의 직경과 동일한 내주면을 갖는 제2링부(820)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
The method according to claim 6,
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 portion 810 having an inner circumferential surface larger than the diameter of the outer circumferential surface of the connection pipe 520 between the third hollow portion 410 and the connection pipe 520,
Hollow drive module (1) characterized in that it comprises a second ring portion 820 having an inner peripheral surface equal to the diameter of the outer peripheral surface of the connecting pipe 520 between the fourth hollow portion 510 and the connecting pipe 520. ) .
제 7항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
상기 연결파이프(520)의 외주면과, 상기 제4중공부(510) 및 제2링부(820)의 내주면이 서로 접하여 결합되며,
상기 연결파이프(520)의 외주면과, 상기 회전샤프트(130) 및 제1링부(810)의 내주면 사이에 이격되는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공구동모듈(1).
8. The method of claim 7,
The hollow drive module (1)
The outer circumferential surface of the connecting pipe 520 and the inner circumferential surfaces of the fourth hollow part 510 and the second ring part 820 are contacted with each other,
Hollow drive module (1) characterized in that a space portion spaced between the outer circumferential surface of the connecting pipe 520 and the inner circumferential surface of the rotary shaft 130 and the first ring portion 810.
제 6항에 있어서,
상기 중공구동모듈(1)은
상기 연결파이프(520)의 흔들림이 방지되도록 내륜이 상기 연결파이프(520)와 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 according to claim 6,
The hollow drive module (1)
An inner ring includes a first bearing 720 connected to the connection pipe 520 to prevent shaking of the connection pipe 520,
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 1항, 및 제4항 내지 9항 중 선택되는 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 and 4 to 9,
The hollow drive module (1)
Hollow drive module (1), characterized in that applied to the joint of the robot.
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