KR101573856B1 - 다자유도 전동기 시험장치 - Google Patents

다자유도 전동기 시험장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101573856B1
KR101573856B1 KR1020140086056A KR20140086056A KR101573856B1 KR 101573856 B1 KR101573856 B1 KR 101573856B1 KR 1020140086056 A KR1020140086056 A KR 1020140086056A KR 20140086056 A KR20140086056 A KR 20140086056A KR 101573856 B1 KR101573856 B1 KR 101573856B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
jig
degree
motor
freedom
support frame
Prior art date
Application number
KR1020140086056A
Other languages
English (en)
Inventor
이주
원성홍
이호준
홍현석
박현종
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
동양미래대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단, 동양미래대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020140086056A priority Critical patent/KR101573856B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101573856B1 publication Critical patent/KR101573856B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 다자유도 전동기 시험장치에 관한 것으로, 인가되는 전력으로 회전구동력을 발생시키는 토크모터; 상기 토크모터가 결합되고, 상기 토크모터를 지지하는 지지프레임; 상기 지지프레임이 이동 또는 회전 가능하게 결합되고, 시험하고자 하는 다자유도 전동기가 장착되는 지그; 및 상기 지그의 양단이 회전 가능하게 결합되는 베이스;를 포함할 수 있다.

Description

다자유도 전동기 시험장치{MULTI DEGREE OF FREEDOM MOTOR TEST DEVICE}
본 발명은 다자유도 전동기 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 틸팅(tilting)된 상태에서 회전(rotate)이 가능한 전동기를 장착할 수 있으므로, 전동기의 틸팅(tilting) 각도에 따른 특성을 계측할 수 있을 뿐만 아니라 동작의 정확성을 향상시킬 수 있는 다자유도 전동기 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 여러 분야에 걸쳐 로봇(robot)의 이용이 증가하고 있다. 예를 들면, 산업 현장에서 사용되는 산업 로봇, 군대에서 사용되는 군용 로봇, 외부 탐사에 사용되는 탐사용 로봇, 그리고 실제 가정에서 사용되는 가정 로봇 등에 이르기까지 로봇은 현재 다방면에 사용되고 있을 뿐만 아니라 그에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
특히, 산업 로봇 또는 휴머노이드(humanoid) 로봇의 관절 부분의 구조 또는 비전 카메라와 같은 카메라 시스템의 구동 구조 등의 연구가 활발히 진행되고 있다. 휴머노이드라 함은 인간과 같은 행동, 감정, 생각을 할 수 있는 기기를 말한다. 이러한 휴머노이드의 특징 중 하나인 인간과 같은 행동을 구현함에 있어서 보다 자연스럽고 크기가 작으며 기기 효율성을 높일 수 있다.
이에 대해 설명하면, 종래의 로봇의 관절 부분을 살펴보면, 로봇의 일부분을 다른 부분에 대해 회전시키기 위한 회전 모터와, 로봇의 일부분을 다른 부분에 대해 선형 이동시키기 위한 리니어(linear) 모터와, 또는 로봇의 일부분을 다른 부분에 틸팅 이동시키기 위한 구동 모터 등이 모두 별도로 마련되며, 이러한 모터들 전부가 하나의 구동 장치 내에 장착되는 구조를 갖는다.
모터(motor)는 로봇의 동작을 담당하는 가장 중요한 부분이다.
따라서, 전체적인 장치의 구조가 매우 복잡할 뿐만 아니라 전체적인 사이즈가 부품수에 비례하여 커지는 문제점이 있으며, 정확한 동작을 구현하는 데에도 한계가 있었다. 이에, 구동 구조를 보다 단순화함으로써 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있으면서도, 다방향으로 정확한 동작을 구현할 수 있는 다자유도 구동장치의 개발이 필요한 실정이다.
이에, 구동 구조를 보다 단순화함으로써 전체적인 사이즈를 축소시킬 수 있으면서도, 다방향으로 정확한 동작을 구현할 수 있는 새로운 구동 장치의 개발이 필요한 실정이다.
이렇게 개발된 새로운 구동 장치가 선행기술문헌들의 예로 공개특허 제10-2014-0008019호가 개시되어 있다.
이 공개특허는 구형고정자와, 상기 구형고정자를 감싸는 구형회전자와, 상기 구형회전자의 중심을 기준으로 서로 이격되어 상기 구형고정자의 표면에 배치되는 한 쌍의 광학센서들과, 상기 구형고정자의 중심을 원점으로 한 직각좌표계를 설정하고, 상기 수신된 센싱값들을 이용하여 상기 설정된 직각좌표계를 기준으로 상기 광학센서들이 각각 배치된 위치에 대한 좌표값들을 산출하며, 상기 산출된 좌표값들을 이용하여 3자유도 모터의 회전각, 세차각 및 틸팅각을 연산하는 구동제어부로 구성된 것이다.
한편, 종래의 전동기 시험장치 또는 기술로는 회전운동과 틸팅운동이 동시에 이루어지는 다자유도를 갖는 전동기 또는 회전기를 여러 개 적용한 어플리케이션의 특성 시험이 불가능하다. 왜냐하면, 종래의 전동기 시험장치는 한 축으로 회전하는 특성만을 볼 수 있도록 어플리케이션을 고정하였기 때문이다. 즉, Yaw(요)-Pitch(피치)-Row(로)를 동시에 고려한 상태로 전동기 및 시스템의 특성을 측정할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 3자유도 이상의 다자유도를 가지는 전동기의 틸팅을 고려하여 전동기의 특성을 정확하게 계측할 수 있고 간단한 구조를 가지는 시험장치에 대한 필요성이 점차 커지고 있다.
공개특허 제10-2014-0008019호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 틸팅(tilting)된 상태에서 회전하는 전동기를 장착할 수 있으므로, 틸팅 각도에 따른 전동기의 특성을 계측할 수 있을 뿐만 아니라 동작의 정확성을 향상시킬 수 있는 다자유도 전동기 시험장치를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은, 특정한 장점들 및 신규한 특징들이 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치는, 인가되는 전력으로 회전구동력을 발생시키는 토크모터; 상기 토크모터가 결합되고, 상기 토크모터를 지지하는 지지프레임; 상기 지지프레임이 이동 또는 회전 가능하게 결합되고, 시험하고자 하는 다자유도 전동기가 장착되는 지그; 및 상기 지그의 양단이 회전 가능하게 결합되는 베이스;를 포함할 수 있다.
상기 지지프레임에 고정되되, 상기 지지프레임을 관통하는 상기 토크모터의 회전축이 삽입되는 엔코더를 더 포함할 수 있다.
일단에 상기 엔코더를 관통하는 상기 토크모터의 회전축이 삽입되고, 타단에 상기 다자유도 전동기의 회전축이 삽입되어 상기 토크모터의 회전구동력을 상기 다자유도 전동기에 전달하는 커플링을 더 포함할 수 있다.
상기 베어링과 상기 지지프레임의 사이에 개재되되, 상기 지그에 결합되는 상기 지지프레임의 상면에 배치되는 방진패드를 더 포함할 수 있다.
일단에 상기 지그의 끝단이 삽입되고, 타단에 상기 베이스에 결합되어 상기 지그의 높이를 상기 베이스로부터 조절 가능하게 하는 높이조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스에 돌출 형성되어 상기 높이조절부에 삽입된 상기 지그를 상기 베이스로부터의 회전을 안내하는 회전부를 더 포함할 수 있다.
상기 지그에 결합되는 상기 지지프레임은 볼록 또는 평평하게 형성될 수 있다.
상기 지그는 중심부가 상하부방향으로 볼록하게 형성되거나 아치 모양으로 형성될 수 있다.
볼록하게 형성된 상기 지그의 중심부에 폭보다 길게 길이방향으로 관통홈이 형성되되, 상기 관통홈은 상기 지그의 상하방향으로 관통 형성될 수 있다.
굴곡지게 형성된 상기 지그의 중심부에 폭보다 길게 길이방향으로 관통홈이 형성되되, 상기 관통홈은 상기 지그의 측면방향으로 관통 형성될 수 있다.
상기 지그는 상기 다자유도 전동기의 회전중심에 편심된 위치에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 본 발명은 회전축이 틸팅(tilting)된 상태에서 회전하는 다자유도 전동기를 장착할 수 있기 때문에, 틸팅 각도에 따른 전동기의 특성을 계측할 수 있을 뿐만 아니라 동작의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치는 토크센서가 필요 없으며, 일정한 토크를 출력하는 토크모터를 이용함으로 토크센서를 대체할 수 있어 기구적인 구조를 단순화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치는 어떤 특정한 어플리케이션 또는 시스템에 국한되지 않고, 2자유도 이상의 모든 어플리케이션 및 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치는 기존의 전동기 시험에 사용하는 고정 지그와는 다르게 새로운 구조의 3축 지그를 이용하고, 부하모터와 토크센서 대신 와전류를 이용한 정토크 출력모드를 갖는 토크모터와 엔코더를 이용하기 때문에 다자유의 전동기 및 어플리케이션의 시험이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 일 실시예의 결합사시도,
도 2는 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 분리사시도,
도 3은 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 다자유도 전동기가 좌우방향인 Y축을 중심으로 틸팅되는 상태를 나타내는 정면도,
도 4는 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그 및 다자유도 전동기가 상하부방향인 Z축 방향으로 높이 조절하는 정면도,
도 5는 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그가 Z축을 중심으로 회전되는 상태를 나타내는 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 다른 실시예의 결합사시도,
도 7은 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 분리사시도,
도 8은 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 다자유도 전동기가 좌우방향인 Y축을 중심으로 틸팅되는 상태를 나타내는 정면도,
도 9는 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그 및 다자유도 전동기가 상하부방향인 Z축 방향으로 높이 조절하는 정면도,
도 10은 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그가 Z축을 중심으로 회전되는 상태를 나타내는 평면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 일 실시예의 결합사시도이며, 도 2는 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 분리사시도이고, 도 3은 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 다자유도 전동기가 좌우방향인 Y축을 중심으로 틸팅되는 상태를 나타내는 정면도이며, 도 4는 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그 및 다자유도 전동기가 상하부방향인 Z축 방향으로 높이 조절하는 정면도이고, 도 5는 도 1에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그가 Z축을 중심으로 회전되는 상태를 나타내는 평면도이다.
본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치(100)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 토크모터(102), 지지프레임(104), 지그(106), 다자유도 전동기(108), 베이스(110)를 포함하여 이루어진다.
토크모터(102)는 인가되는 전력으로 회전구동력을 발생시킬 수 있다. 토크모터(102)는 와전류 브레이크가 지령신호에 의해 일정한 토크를 걸어주는 방식이기 때문에 브레이크에 걸어주는 토크를 부하 토크라 할 경우 토크센서를 대체할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 다자유도 전동기 시험장치(100)는 별도의 토크센서와 같은 감지장치를 생략할 수 있어 제품의 구성을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 경량화 및 소형화가 가능해지므로 유지 및 보수가 용이 해지는 장점이 있다.
토크모터(102)는 다자유도 전동기(108)의 회전축과 연결되어 함께 회전할 수 있고, 이로 인해 토크모터(102)를 통해서 전동기(108)의 회전에 따른 특성을 알아낼 수 있다.
지지프레임(104)은 토크모터(102)가 결합되고, 토크모터(102)를 지지할 수 있다. 지지프레임(104)은 판재 형상으로, 토크모터(102)가 결합되는 상면프레임(104a)과, 상면프레임(104a)의 끝단에서 하부방향으로 결합되는 측면프레임(104b)과, 측면프레임(104b)의 끝단에서 결합되되, 상면프레임(104a)과 대략 평행하게 배치되는 하면프레임(104c)으로 이루어질 수 있다.
지지프레임(104)에 결합되는 토크모터(102)는 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)이 지지프레임(104)의 상면프레임(104a)을 관통한다. 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)은 지지프레임(104)의 상면프레임(104a)을 충분히 지나칠 수 있을 정도의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)을 상면프레임(104a)의 하면에 순차적으로 적층되는 엔코더(112)와 커플링(114)에 결합하기 위함이다.
지지프레임(104) 중 하면프레임(104c)은 곡면 또는 평면으로 형성될 수 있다. 이는 아래에서 설명하게 되는 볼록하게 형성된 지그(106)를 따라 용이하게 회전될 수 있도록 하기 위함이거나 평평하게 형성된 지그를 따라 용이하게 회전될 수 있도록 하기 위함이다.
지그(106)는 지지프레임(104)이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 정확하게는, 지그(106)를 따라 토크모터(102) 및 지지프레임(104)이 이동할 수 있다.
지그(106)는 판재 형상으로, 중심부가 상하부방향인 Z축 방향으로 볼록하게 형성되고, 양단부는 하부방향으로 평평하게 형성될 수 있다. X축 방향에서 보았을 때 지그(106)는 대략 아치(arch) 모양으로 형성된다고 할 수 있다.
지그(106)는 볼록하게 형성된 중심부에 폭보다 길게 길이방향으로 관통홈(106a)이 형성되되, 관통홈(106a)은 지그(106)의 상하방향(Z 방향)으로 관통 형성될 수 있다.
평평하게 형성된 지그(106)의 양단부는 복수개의 구멍이 상하부방향으로 형성되고, 복수개의 구멍 중 어느 하나의 구멍에는 아래에서 설명하게 되는 높이조절부(120)의 너트와 같은 조절수단이 결합될 수 있다.
본 발명은 대칭으로 볼록하게 형성된 지그(106)의 중심부를 따라 지지프레임(104)이 회전 또는 이동하는 것으로 예시하고 있으나, 지지프레임(104)이 회전 또는 이동할 수 있는 것이라면 지그(106)의 중심부가 비대칭으로 볼록하게 형성될 수도 있다.
다자유도 전동기(108)는 지그(106)에 장착 또는 탈부착할 수 있고, 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)과 전동기(108)의 회전축이 회전 가능하게 연결될 수 있다.
다자유도 전동기(108)는 상하부방향인 Z축 방향으로 제2 회전축(108a)이 돌출 형성되거나 연장 형성될 수 있다. 제2 회전축(108a)은 전동기(108)의 하부를 지지하는 지지축(124)에 대해 다양한 방향으로 틸팅될 수 있도록 다자유도 전동기(108)의 외부로 돌출 또는 연장될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다자유도 전동기(108)는 지지축(124)에 대해서 좌/우방향인 Y축 방향으로 제2 회전축(108a)이 틸팅(tilting)될 수 있다. 다자유도 전동기(108)의 제2 회전축(108a)은 좌/우방향인 Y축 방향 및 전/후방향인 X축 방향뿐만 아니라 각 대각선 방향으로도 자유롭게 틸팅(tilting)될 수 있고, 지지축(124)인 Z축을 중심으로 원주 방향으로 회전(rotate)까지 가능해지므로 자유도가 매우 높아지게 된다.
베이스(110)는 일단은 설치될 바닥에 고정되고, 타단은 지그(106)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 베이스(110)는 판재 형상으로, 설치될 바닥에 밀착된 상태에서 너트와 같은 고정수단을 이용하여 바닥에 고정될 수 있다. 베이스(110)는 중심에 지지축(124)이 결합될 수 있도록 구멍이 형성될 수 있다.
엔코더(112)는 지지프레임(104)에 고정되되, 지지프레임(104)을 관통하는 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)이 삽입 또는 연결될 수 있다. 엔코더(112)는 원기둥 형상으로, 토크모터(102)의 펄스 개수를 셀 수 있고, 회전방향과 속도를 검출할 수 있는 감지장치이다. 엔코더(112)는 지지프레임(104)의 상면프레임(104a)에 고정되되, 상면프레임(104a)의 상면에 결합되는 토크모터(102)에 대응되는 상면프레임(104a)의 하면에 고정될 수 있다. 엔코더(112)는 상면프레임(104a)의 하면에 고정되어 외부로 노출되지 않으므로 외부에서 가해지는 외력에 의해 파손이 방지될 수 있다.
커플링(114)은 일단에 엔코더(112)를 관통하는 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)이 삽입되고, 타단에 다자유도 전동기(108)의 제2 회전축(108a)이 삽입되어 토크모터(102)의 회전구동력을 다자유도 전동기(108)에 전달시킬 수 있다.
커플링(114)은 원기둥 형상으로, 내부에 관통구가 관통되어 상하부방향에서 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)이, 하부방향에서 다자유도 전동기(108)의 제2 회전축(108a)이 각각 삽입될 수 있다.
커플링(114)은 토크모터(102)의 회전구동력으로 인해 토크모터(102)의 제1 회전축(102a)과 동일한 방향으로 회전될 수 있다. 커플링(114)은 토크모터(102)의 회전구동력이 다자유도 전동기(108)에 전달되는 과정에서 발생되는 소음을 차단할 수 있다.
지지프레임(104)과 커플링(114)의 사이에는 베어링(116)이 형성될 수 있다. 베어링(116)은 지지프레임(104)의 하면프레임(104c)의 상면에 배치될 수 있다. 베어링(116)은 다자유도 전동기(108)의 제2 회전축(108a)이 회전되는 과정에서 발생되는 마찰의 저항을 최소화하여 다자유도 전동기(108)의 회전을 원활하게 해줄 수 있다.
지지프레임(104)과 베어링(116)의 사이에는 방진패드(118)가 형성될 수 있는데, 방진패드(118)는 지그(106)에 결합되는 지지프레임(104)의 상면에 배치될 수 있다. 방진패드(118)는 고무로 이루어지고, 토크모터(102)의 회전구동력으로 인한 기계진동과 같은 진동원으로부터 발생되는 수직방향의 진동을 흡수하여 다자유도 전동기(108)에 전달되는 진동을 방지할 수 있다.
방진패드(118)는 베어링(116)의 형상과 동일하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 방진패드(118)는 크기가 베어링(116)의 크기보다 크거나 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 방진패드(118)의 크기가 베어링(116)의 크기보다 크거나 동일하게 형성되는 것이 방진패드(118)의 크기가 베어링(116)의 크기보다 작게 형성되는 것보다 베어링(116)에 전달되는 진동을 더욱 방지할 수 있기 때문이다.
본 발명은 고무로 이루어진 방진패드(118)로 토크모터(102)의 회전구동력으로 인해 발생되는 진동을 흡수하는 것으로 예시하고 있으나, 고무로 이루어진 방진패드(118)와 같이 토크모터(102)의 회전구동력으로 인한 진동을 흡수할 수 있는 것이라면 스프링과 같은 다른 형태로도 변경될 수 있다.
높이조절부(120)는 그 일단에 지그(106)의 양단부가 삽입되고, 타단에는 베이스(110)가 결합되어 지그(106)의 높이를 베이스(110)로부터 조절 가능하게 할 수 있다.
높이조절부(120)는 아래에서 설명하게 되는 베이스(110)에 돌출 형성된 회전부(122)를 중심으로 회전부(122)에 복수개로 결합될 수 있다. 높이조절부(120)는 중심부가 상하부방향인 Z축 방향으로 볼록하게 형성되고, 하부방향으로 평평하게 형성된 지그(106)의 양단부가 삽입될 수 있다.
높이조절부(120)는 장방형 형상으로, 평평하게 형성된 지그(106)의 끝단부가 삽입될 수 있도록 내부방향으로 삽입홈(120a)이 형성되고, 회전부(122)에 결합될 수 있도록 결합홈(120b)이 내부방향으로 형성될 수 있다.
높이조절부(120)의 삽입홈(120a)과 결합홈(120b)은 높이조절부(120)의 내부에서 서로 어긋나게 형성될 수 있다. 이는 높이조절부(120)에 삽입되는 지그(106)와 결합되는 회전부(122)가 서로 방해되는 것을 방지하기 위함이다.
높이조절부(120)는 삽입홈(120a)의 깊이가 결합홈(120b)의 깊이보다 깊게 형성될 수 있다. 높이조절부(120)의 삽입홈(120a)은 삽입홈(120a)에 삽입되는 지그(106)에 결합되는 지지프레임(104)과 다자유도 전동기(108)를 지지할 수 있을 정도의 깊이로 이루어지는 것이 바람직하다. 높이조절부(120)의 결합홈(120b)은 회전부(122)로부터 용이하게 회전될 수 있을 정도의 깊이로 이루어질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 높이조절부(120)는 지그(106)의 내부에 배치되는 다자유도 전동기(108)가 좌우방향인 Y축 방향으로 틸팅될 경우에 베이스(110)에 닿는 것을 방지하기 위해 베이스(110)로부터 높이를 조절할 수 있다.
지지프레임(104)과 다자유도 전동기(108)가 결합된 지그(106)는 높이조절부(120)를 이용하여 상부방향인 Z축 방향으로 이동될 수 있다. 지그(106)는 양단부가 삽입된 높이조절부(120)의 너트와 같은 조절수단을 반시계 방향으로 회전시켜 고정상태가 해제될 수 있다. 고정상태가 해제된 지그(106)는 높이조절부(120)로부터 상하부방향인 Z축 방향으로 원하는 높이만큼 이동시킬 수 있다. 이동이 완료된 지그(106)는 높이조절부(120)의 너트와 같은 조절수단을 시계 방향으로 회전시켜 고정상태를 유지시킬 수 있다. 이와 같은 방법을 통해 지그(106)는 높이조절부(120)로 인해 상하부방향인 인 Z축 방향으로 원하는 높이만큼 이동시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회전부(122)는 베이스(110)에 돌출 형성되고, 높이조절부(120)에 삽입된 지그(106)를 베이스(110)로부터의 회전을 안내할 수 있다. 회전부(122)는 원형 형상의 띠로, 높이조절부(120)에 삽입된 지그(106)가 다자유도 전동기(108)의 제2 회전축(108a)을 중심으로 원주 방향으로 회전될 수 있도록 한다.
지지축(124)에 대해서 다자유도 전동기(108) 또는 제2 회전축(108a)은 전후방향인 X축 방향 및 좌우방향인 Y축 방향뿐만 아니라 각 대각선 방향으로도 자유롭게 틸팅(tilting)될 수 있고, 상하부방향인 Z축을 중심으로 원주 방향으로 회전(rotate)까지 가능해지므로 전동기(108)는 높은 자유도를 가질 수 있다.
본 발명은 제2회전축(108a)의 틸팅(tilting) 각도에 따른 다자유도 전동기(108)의 특성을 계측하는 것으로 예시하고 있으나, 전동기의 특성을 계측할 수 있는 것이라면 구형 전동기, 하이브리드 다자유도 전동기 시험장치 등 다른 전동기로도 바뀔 수 있다.
다자유도 전동기(108)의 역기전력이 틸팅 각도에 따라 달라지기 때문에 다자유도 전동기 시험장치(100)에 있어서 전동기(108)의 틸팅 각도에 따른 전동기의 특성을 아는 게 중요하다. 역기전력(counter electromotive force)은 전동기나 변압기 등에 전압을 주었다가 끊었다가 하면, 반대방향의 전압이 생기는데, 이 때 전동기나 변압기 등에 준전압보다 나오는 전압이 더 크다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 바람직한 다른 실시예를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 다른 실시예의 결합사시도이며, 도 7은 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 분리사시도이고, 도 8은 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 다자유도 전동기가 좌우방향인 Y축을 중심으로 틸팅되는 상태를 나타내는 정면도이며, 도 9는 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그 및 다자유도 전동기가 상하부방향인 Z축 방향으로 높이 조절하는 정면도이고, 도 10은 도 6에 따른 다자유도 전동기 시험장치의 지지프레임과 지그가 Z축을 중심으로 회전되는 상태를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다자유도 전동기 시험장치(200)는, 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이 토크모터(202), 지지프레임(204), 지그(206), 다자유도 전동기(208), 베이스(210)를 포함하여 이루어진다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 다자유도 전동기 시험장치(100)와 다른 부분을 중심으로 설명하고, 동일한 부분에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
지지프레임(204)은 판재 형상으로, 토크모터(202)가 결합되는 상면프레임(204a)과, 상면프레임(204a)의 끝단에 결합되는 측면프레임(204b)과, 측면프레임(204b)의 끝단에서 90°로 절곡되되, 상면프레임(204a)과 평행하게 배치되는 하면프레임(204c)으로 이루어질 수 있다.
상면프레임(204a)은 토크모터(202)의 제1 회전축(202a)이 관통될 수 있도록 관통홈이 형성될 수 있고, 하면프레임(204c)은 아래에서 설명하게 되는 다자유도 전동기(208)의 제2 회전축(208a)이 관통될 수 있도록 관통홈이 형성될 수 있다.
토크모터(202)의 제1 회전축(202a)은 지지프레임(204)의 상면프레임(204a)을 충분히 지나칠 수 있을 정도의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.
이는 토크모터(202)의 제1 회전축(202a)이 상면프레임(204a)의 하면에 순차적으로 적층되는 엔코더(212)와 커플링(214)에 결합하기 위함이다.
지그(206)에는 지지프레임(204)이 회전 또는 이동 가능하게 결합될 수 있다. 지그(206)는 회전부(222)에 결합되되, 다자유도 전동기(208)의 중심에 편심되게 결합될 수 있다. 즉, 토크모터(202)의 위쪽에서 내려다 보았을 때, 지그(206)는 전동기(208)의 중심에서 편심된 위치에 있게 된다.
지그(206)는 판재 형상으로, 중심부가 상하부방향인 Z축 방향으로 볼록하게 형성되고, 양단부는 하부방향으로 평평하게 형성될 수 있다. 지그(206)는 볼록하게 형성된 중심부에 폭보다 길게 길이방향으로 관통홈(206a)이 형성되되, 관통홈(206a)은 전후방향인 X축 방향으로 관통 형성될 수 있다.
지그(206)의 양단부는 복수개의 구멍이 상하부방향으로 형성되고, 복수개의 구멍 중 어느 하나의 구멍에는 아래에서 설명하게 되는 높이조절부(220)의 너트와 같은 조절수단이 결합될 수 있다.
본 발명은 대칭으로 볼록하게 형성된 지그(206)의 중심부를 따라 지지프레임(204)이 회전되는 것으로 예시하고 있으나, 지지프레임(204)이 회전될 수 있는 것이라면 지그(206)의 중심부가 비대칭으로 볼록하게 형성될 수도 있다.
다자유도 전동기(208)는 지지프레임(206)에 결합되고, 토크모터(202)의 제1 회전축(202a)을 중심으로 회전이 가능할 수 있다.
다자유도 전동기(208)의 제2 회전축(208a)은 상하부방향인 Z축 방향으로 돌출 형성되거나 연장 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 다자유도 전동기(208)는 지지축(224)에 대해서제2 회전축(208a)이 좌/우방향인 Y축 방향으로 틸팅(tilting)될 수 있다. 다자유도 전동기(208)는 제2 회전축(208a)으로 인해 좌/우방향인 Y축 방향 및 전/후방향인 X축 방향뿐만 아니라 각 대각선 방향으로도 자유롭게 틸팅(tilting)될 수 있고, 지지축(224)인 Z축을 중심으로 원주 방향으로 회전(rotate)까지 가능해지므로 자유도가 매우 높아지게 된다.
베이스(210)는 일단은 설치될 바닥에 고정되고, 타단은 지그(206)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
엔코더(212)는 지지프레임(204)에 고정되되, 지지프레임(204)을 관통하는 토크모터(202)의 제1 회전축(202a)이 삽입될 수 있다. 엔코더(212)는 상면프레임(204a)의 하면에 고정되어 외부로 노출되지 않으므로 외부에서 가해지는 외력에 의해 파손이 방지될 수 있다.
커플링(214)은 일단에 엔코더(212)를 관통하는 토크모터(202)의 제1 회전축(202a)이 삽입되고, 타단에 다자유도 전동기(208)의 제2 회전축(208a)이 삽입되어 토크모터(202)의 회전구동력을 다자유도 전동기(208)에 전달시킬 수 있다.
베어링(216)은 지지프레임(204)의 하면프레임(204c)에 고정되되, 하면프레임(204c)의 하면에 결합되는 다자유도 전동기(208)에 대응되는 하면프레임(204c)의 상면에 배치될 수 있다.
방진패드(218)는 지지프레임(204)과 베어링(216)의 사이에 개재되되, 지그(206)에 결합되는 지지프레임(204)의 상면에 배치될 수 있다.
방진패드(218)는 토크모터(202)의 회전구동력으로 인한 기계진동과 같은 진동원으로부터 발생되는 수직방향의 진동을 흡수하여 다자유도 전동기(208)에 전달되는 진동을 방지할 수 있다.
높이조절부(220)는 회전부(222)에 돌출 형성되거나 연장 형성되어 지그(206)의 높이를 회전부(222)로부터 조절 가능하게 할 수 있다. 높이조절부(220)는 회전부(222)를 중심으로 회전부(222)에 복수개로 형성되되, 회전부(222)의 중심에 편심된 위치에 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 높이조절부(220)는 지그(206)의 내부에 배치되는 다자유도 전동기(208)가 좌우방향인 Y축 방향으로 틸팅(tilting)될 경우에 베이스(210) 또는 회전부(222)에 닿는 것을 방지하기 위해 회전부(222)로부터 높이를 조절할 수 있다.
지지프레임(204)과 다자유도 전동기(208)가 결합된 지그(206)는 높이조절부(220)를 이용하여 상하부방향인 Z축 방향으로 이동될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 회전부(222)는 베이스(210)에 돌출 형성되되, 베이스(210)로부터 회전이 가능해질 수 있다.
회전부(222)는 높이조절부(220)에 고정된 지그(206)가 다자유도 전동기(208)의 제2 회전축(208a)인 Z축을 중심으로 원주 방향으로 용이하게 회전될 수 있도록 한다.
지지축(224)에 대해서 다자유도 전동기(208)의 제2 회전축(208a)을 전후방향인 X축 방향 및 좌우방향인 Y축 방향뿐만 아니라 각 대각선 방향으로도 자유롭게 틸팅(tilting)할 수 있고, 상하부방향인 Z축을 중심으로 원주 방향으로 회전(rotate)까지 가능해지므로 자유도를 높이게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치는 3축 지그를 이용한 전동기 다이나모 시스템 및 시험법을 제시함으로써 X 및 Y축의 틸팅각에 따른 전동기의 특성을 테스트할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다자유도 전동기 시험장치는 3차원 운동을 하는 전동기 또는 다자유도를 갖는 모든 어플리케이션의 성능지표인 역기전력 측정 및 틸팅에 따른 특성을 시험하는데 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 2차원 이상의 모션을 필요로 하는 감시용 카메라, 웨이퍼 반송용 로봇, 3차원 계측기, 휴머노이드 로봇 등 기존 산업 분야와 RC(Radio Control)용 혹은 실제 물류 운송용 쿼드콥터 등과 같은 향후 3자유도 전동기가 새롭게 적용될 수 있는 산업 분야, 이 밖에도 시스템 소형화를 위해 미래의 다자유도 기술이 활용될 모든 산업 분야에 적용될 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100, 200 : 다자유도 전동기 시험장치 102, 202 : 토크모터
102a, 202a : 제1 회전축 104, 204 : 지지프레임
104a, 204a: 상면프레임 104b, 204b : 측면프레임
104c, 204c: 하면프레임 106, 206: 지그
106a, 206a: 관통홈 108, 208 : 다자유도 전동기
108a, 208a: 제 2회전축 110, 210 : 베이스
112, 212 : 엔코더 114, 214 : 커플링
116, 216: 베어링 118, 218 : 방진패드
120, 220: 높이조절부 120a: 삽입홈
120b: 결합홈 122, 222 : 회전부
124, 224: 지지축

Claims (11)

  1. 인가되는 전력으로 회전구동력을 발생시키는 토크모터;
    상기 토크모터가 결합되고, 상기 토크모터를 지지하는 지지프레임;
    상기 지지프레임이 이동 또는 회전 가능하게 결합되고, 시험하고자 하는 다자유도 전동기가 장착되는 지그;
    상기 지그의 양단이 회전 가능하게 결합되는 베이스; 및
    상기 지지프레임에 고정되되, 상기 지지프레임을 관통하는 상기 토크모터의 회전축에 삽입되는 엔코더;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    일단에 상기 엔코더를 관통하는 상기 토크모터의 회전축이 삽입되고, 타단에 상기 다자유도 전동기의 회전축이 삽입되어 상기 토크모터의 회전구동력을 상기 다자유도 전동기에 전달하는 커플링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커플링과 상기 지지프레임의 사이에 개재되어, 상기 다자유도 전동기의 회전을 원활하게 하는 베어링을 더 포함하며,
    상기 베어링과 상기 지지프레임의 사이에 개재되되, 상기 지그에 결합되는 상기 지지프레임의 상면에 배치되는 방진패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    일단에는 상기 지그의 양단부가 삽입되고, 타단에는 상기 베이스가 결합되어 상기 지그의 높이를 상기 베이스로부터 조절 가능하게 하는 높이조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스와 상기 높이조절부의 하단 사이에 위치하도록 상기 베이스에 돌출 형성되는 회전부를 더 포함하고,
    상기 지그의 끝단부는 상기 높이조절부의 상단에 형성된 삽입홈에 삽입되고 상기 회전부는 상기 높이조절부의 하단에 형성된 결합홈에 결합되어, 상기 회전부가 상기 베이스에 대한 상기 지그의 회전을 안내하는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지그에 결합되는 상기 지지프레임은 볼록 또는 평평하게 형성되는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 중심부가 상하부방향으로 볼록하게 형성되거나 아치모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  9. 제8항에 있어서,
    볼록하게 형성된 상기 지그의 중심부에는 폭보다 길게 길이방향으로 관통홈이 형성되되, 상기 관통홈은 상기 지그의 상하방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  10. 제8항에 있어서,
    굴곡지게 형성된 상기 지그의 중심부에는 폭보다 길게 길이방향으로 관통홈이 형성되되, 상기 관통홈은 상기 지그의 측면방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지그는 상기 다자유도 전동기의 회전중심에서부터 편심된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 다자유도 전동기 시험장치.
KR1020140086056A 2014-07-09 2014-07-09 다자유도 전동기 시험장치 KR101573856B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140086056A KR101573856B1 (ko) 2014-07-09 2014-07-09 다자유도 전동기 시험장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140086056A KR101573856B1 (ko) 2014-07-09 2014-07-09 다자유도 전동기 시험장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101573856B1 true KR101573856B1 (ko) 2015-12-02

Family

ID=54883565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140086056A KR101573856B1 (ko) 2014-07-09 2014-07-09 다자유도 전동기 시험장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101573856B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108983091A (zh) * 2018-05-25 2018-12-11 东北大学 一种伺服电机可靠性测试加载装置及使用方法
CN110297181A (zh) * 2019-06-27 2019-10-01 洪塞尔紧固件(无锡)有限公司 一种电机寿命检测装置
CN113533960A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 安徽新境界自动化技术有限公司 一种机器人打磨用关节电机检测台
CN115407198A (zh) * 2022-09-26 2022-11-29 华东交通大学 一种轮毂电机性能测试装置及方法
KR102543234B1 (ko) * 2023-05-08 2023-06-13 전홍섭 Bemf 위상각 측정장치
CN116839782A (zh) * 2023-08-30 2023-10-03 长春职业技术学院 扭矩测试装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100903085B1 (ko) 2008-05-20 2009-06-15 주식회사 솔레모 주변 감시 장치 및 방법
JP2014110695A (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 Osaka Univ アクチュエータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100903085B1 (ko) 2008-05-20 2009-06-15 주식회사 솔레모 주변 감시 장치 및 방법
JP2014110695A (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 Osaka Univ アクチュエータ

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108983091A (zh) * 2018-05-25 2018-12-11 东北大学 一种伺服电机可靠性测试加载装置及使用方法
CN108983091B (zh) * 2018-05-25 2020-08-04 东北大学 一种伺服电机可靠性测试加载装置及使用方法
CN110297181A (zh) * 2019-06-27 2019-10-01 洪塞尔紧固件(无锡)有限公司 一种电机寿命检测装置
CN113533960A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 安徽新境界自动化技术有限公司 一种机器人打磨用关节电机检测台
CN113533960B (zh) * 2021-07-15 2023-10-31 安徽新境界自动化技术有限公司 一种机器人打磨用关节电机检测台
CN115407198A (zh) * 2022-09-26 2022-11-29 华东交通大学 一种轮毂电机性能测试装置及方法
CN115407198B (zh) * 2022-09-26 2024-05-14 华东交通大学 一种轮毂电机性能测试装置及方法
KR102543234B1 (ko) * 2023-05-08 2023-06-13 전홍섭 Bemf 위상각 측정장치
CN116839782A (zh) * 2023-08-30 2023-10-03 长春职业技术学院 扭矩测试装置
CN116839782B (zh) * 2023-08-30 2023-10-27 长春职业技术学院 扭矩测试装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101573856B1 (ko) 다자유도 전동기 시험장치
US6215605B1 (en) Driving device
US8215199B2 (en) Parallel kinematic positioning system
KR101462250B1 (ko) 회전식 구동장치를 이용하는 로봇 조종장치
US11607817B2 (en) Robotic gripper with variable stiffness actuators and methods for same
Chapuis et al. Design of a simple MRI/fMRI compatible force/torque sensor
US20100326227A1 (en) Device for generating stiffness and method for controlling stiffness and joint of robot manipulator comprising the same
US10239213B1 (en) Flexure assembly for force/torque sensing
Hoshina et al. Development of spherical ultrasonic motor as a camera actuator for pipe inspection robot
CN209970773U (zh) 关节单元
KR20240035987A (ko) 모션 재현 장치
CN108136590B (zh) 并行链节机器人和操作装置
JP2009109274A (ja) 回転角度検出装置
KR101855581B1 (ko) 니들 삽입 장치
JP4249530B2 (ja) パラレルメカニズム利用の位置決め装置
US10234277B2 (en) Length-measuring device
JP6283249B2 (ja) 並進機構及び三次元測定機
KR101901167B1 (ko) 직렬 탄성 액추에이터 장치
CN105466343B (zh) 平面运动测量装置及其方法
JP2020071031A (ja) リニアモータ駆動装置及び表面形状測定装置
JP7290816B2 (ja) リニアモータ駆動装置及び表面形状測定装置
JP2004044710A (ja) 送り装置の継手
JP2952458B2 (ja) Ｘｙステージ装置
US9304092B2 (en) Apparatus for examining test bodies
KR101571296B1 (ko) 홀센서를 이용한 가속기

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181105

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190905

Year of fee payment: 5