KR101701236B1

KR101701236B1 - 액추에이터 모듈

Info

Publication number: KR101701236B1
Application number: KR1020150095427A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 장욱; 하인용
Original assignee: (주)로보티즈
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN108028572A; WO2017007112A1; KR20170004709A; US10411555B2; US20180219447A1; CN108028572B

Abstract

본 발명의 일실시예는 모터, 감속기, 및 제어회로를 내장할 수 있는 액추에이터 모듈로서, 모터에 연결된 구동측(active) 샤프트가 관통 결합될 수 있는 제1하우징과, 상기 제1 하우징에 결합되며, 상기 구동측 샤프트에 대응하는 위치에 마련되는 피동측(passive) 아이들러 혼이 관통 결합되는 제2 하우징을 포함하며, 상기 아이들러 혼은 중앙에 중공부가 형성된 튜브형 베어링을 개재하여 상기 제2 하우징의 일면에 결합되며, 상기 튜브형 베어링의 중공부를 통해 상기 제2 하우징 내로 케이블이 연결될 수 있으며, 상기 제1 하우징의 측면에 케이블 단부의 커넥터와 연결가능한 단자부가 마련되며, 상기 제2 하우징의 측면에 관통부가 마련되며, 상기 단자부에 연결된 케이블은 선택적으로, 상기 관통부를 통해 상기 제2 하우징의 내측을 거쳐 상기 튜브형 베어링의 중공부를 통해 외부로 배선연결되거나, 또는 상기 제2 하우징의 내측을 거치지 않고 외부로 배선연결되며, 상기 아이들러 혼은, 결합구멍이 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부로부터 축방향으로 돌출 설치되는 원통부를 가지며, 상기 튜브형 베어링은, 상기 아이들러 혼의 플랜지부와 접하는 베어링 플랜지부와, 상기 베어링 플랜지부로부터 축방향으로 돌출 설치되며 상기 아이들러 혼의 원통부의 외측에 삽입 결합되는 베어링 원통부를 가지는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈을 제공한다.

Description

액추에이터 모듈{ACTUATOR MODULE}

본 발명은 액추에이터 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 및 감속기를 내장하는 액추에이터 모듈에 있어서 배선(케이블)의 연결구조를 개선하여 타 액추에이터 모듈 또는 모듈연결부재 등과 결합함에 있어 배선의 얽힘 문제를 해결한 액추에이터 모듈에 관한 것이다.

액추에이터 모듈은 보통 구동장치(모터)와 감속기를 내장하며, 일반 산업용은 물론 가정용 및 교육용으로도 널리 사용된다. 특히 다수개의 액추에이터 모듈을 결합하면 복잡한 동작이 구현가능한 다관절 로봇을 구현할 수 있다는 점에서 최근에 더욱 주목을 받고 있다.

도 1은 규격화된 액추에이터 모듈과 이들 모듈의 연결부재를 다수 반복 결합하여 휴머노이드 형태의 다관절 로봇을 구현한 실제 사진이다(특허문헌1 참조). 이러한 로봇에서는 각 액추에이터 모듈을 정해진 규칙에 따라 제어해야 하며, 이를 위해 모든 액추에이터 모듈에 전원 및 신호전달을 위한 배선이 연결되어야 한다.

도 2에는 액추에이터 모듈(하측)과 모듈연결부재(상측)를 서로 결합한 모습이 나타나 있다. 액추에이터 모듈을 다수 결합하기 위해서는 액추에이터 모듈의 구동축을 중심으로 모듈연결부재와 연결하는 것이 필수적이며, 이러한 다수개의 액추에이터 모듈 및 모듈연결부재의 결합구조가 반복되어 도 1과 같은 형태, 또는 제작자가 원하는 다양한 형태의 로봇을 제작할 수 있게 된다.

액추에이터 모듈을 모듈연결부재 또는 타 액추에이터 모듈과 연결함에 있어 배선의 처리가 중요하다. 특히 다수의 액추에이터 모듈을 중앙처리장치 또는 중앙 제어기로 제어하는 경우에는 제어 및 센싱을 위한 다수개의 배선이 필요하게 되는데, 이들 배선의 처리가 액추에이터 모듈의 구동을 방해하지 않도록 해야 한다. 또한 배선이 복잡하게 얽혀 있으면 외관상으로도 좋지 못하다.

특히 로봇을 구성하는 액추에이터 모듈이 많아지면 배선처리의 곤란성이 더욱 커지고, 이로 인해 액추에이터의 구동범위가 제한되거나, 로봇의 구조를 다양화할 수 없게 되는 등의 문제가 발생하기도 한다.

도 1 및 2에 도시된 액추에이터 모듈에서는, 액추에이터 모듈의 외피를 구성하는 하우징의 각 측면에 배선이 통과할 수 있는 관통홀을 가진 돌출구조물을 설치하였으나, 이러한 구조물을 사용하는 경우에도 여전히 액추에이터 모듈의 구동범위(회동범위)가 제한될 수 있으며, 또한 돌출구조물 자체가 다수개의 액추에이터 모듈을 연결하는 경우에 방해물로서 작용하기도 한다. 또한 외관상으로도 깔끔하지 못한 인상을 줄 수 있다. 도 1에 나타난 휴머노이드형 로봇의 경우 팔이나 다리부에서 외부로 연결된 배선이 로봇의 구동을 방해할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 위에서는 가정용 또는 교육용 로봇의 예를 들어 액추에이터 모듈의 배선처리 문제를 언급하였으나, 이러한 문제는 그 대소의 차이는 있을지언정 모든 액추에이터 모듈이 필연적으로 가지고 있는 문제이다. 따라서 액추에이터 모듈의 배선처리 문제를 해결할 수 있는 개선된 형태의 모듈 구조가 요구되고 있다.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0018402호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액추에이터 모듈의 배선처리 문제를 해결할 수 있는 신규한 모듈 구조를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 모터, 감속기, 및 제어회로를 내장할 수 있는 액추에이터 모듈로서, 모터에 연결된 구동측(active) 샤프트가 관통 결합될 수 있는 제1하우징과, 상기 제1 하우징에 결합되며, 상기 구동측 샤프트에 대응하는 위치에 마련되는 피동측(passive) 아이들러 혼이 관통 결합되는 제2 하우징을 포함하며, 상기 아이들러 혼은 중앙에 중공부가 형성된 튜브형 베어링을 개재하여 상기 제2 하우징의 일면에 결합되며, 상기 튜브형 베어링의 중공부를 통해 상기 제2 하우징 내로 케이블이 연결될 수 있으며, 상기 제1 하우징의 측면에 케이블 단부의 커넥터와 연결가능한 단자부가 마련되며, 상기 제2 하우징의 측면에 관통부가 마련되며, 상기 단자부에 연결된 케이블은 선택적으로, 상기 관통부를 통해 상기 제2 하우징의 내측을 거쳐 상기 튜브형 베어링의 중공부를 통해 외부로 배선연결되거나, 또는 상기 제2 하우징의 내측을 거치지 않고 외부로 배선연결되며, 상기 아이들러 혼은, 결합구멍이 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부로부터 축방향으로 돌출 설치되는 원통부를 가지며, 상기 튜브형 베어링은, 상기 아이들러 혼의 플랜지부와 접하는 베어링 플랜지부와, 상기 베어링 플랜지부로부터 축방향으로 돌출 설치되며 상기 아이들러 혼의 원통부의 외측에 삽입 결합되는 베어링 원통부를 가지는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈을 제공한다.

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본 발명의 실시예에 있어서, 상기 단자부는 상기 제1 하우징의 양쪽 측면에 각각 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 하우징은, 상기 아이들러 혼이 설치되는 상단부와, 상기 상단부와 같은 높이로 마련된 하단부와, 상기 상단부와 하단부 사이에 마련되며, 내측으로 오목하게 형성된 상하단 연결부를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상하단 연결부 주변에 결합 설치되며, 상기 단자부에 연결된 케이블 단부의 커넥터가 탈락되는 것을 방지하는 측면 돌출부를 가진 커버부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 구동측 샤프트와 상기 피동측 아이들러 혼은 동축 상에 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 액추에이터 모듈의 배선처리 문제를 해결할 수 있는 신규한 모듈 구조를 제공할 수 있다. 이러한 액추에이터 모듈 구조에 의해 배선의 꼬임이나 단선 문제가 예방되며, 또한 통신상의 불량 문제도 감소하게 된다. 더불어 액추에이터 모듈의 외관상 심미감이 향상될 수 있다. 이러한 효과는 특히 액추에이터 모듈을 다수개 반복결합하여 다관절 로봇을 제작하는 경우에 더욱 유용하게 된다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 액추에이터 모듈을 이용한 휴머노이드형 다관절 로봇의 사진이다.
도 2는 종래의 액추에이터 모듈과 모듈연결부재를 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈에 케이블을 연결한 모습을 나타낸 개략 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈과 모듈연결부재를 결합한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈과 커버부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈과 커버부를 결합한 모습을 나타낸 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈의 개략적인 사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈의 측면도이다.

도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(1)은 제1 하우징(10) 및 제2 하우징(20)을 포함하여 구성된다. 여기서 액추에이터(actuator)는 동력을 이용하여 기계 또는 기구를 동작시키는 장치이며, 주로 전기모터를 이용하여 구현된다. 액추에이터 모듈은 구동부로서의 모터와 함께 감속기 및 이들의 제어회로를 내장하여 이루어진다.

제1 하우징(10) 및 제2 하우징(20)을 통칭하여 하우징이라 할 수 있는데, 이러한 하우징은 액추에이터 모듈의 외피 또는 외형을 구성하며, 그 내부에 있는 모터, 감속기, 제어회로 등을 보호한다. 하우징에는, 다른 액추에이터 모듈과 직접 결합되거나, 또는 다른 액추에이터 모듈과 연결하기 위한 모듈연결부재와 결합되기 위한 구조가 형성될 수 있다.

제1 하우징(10)에는 모터(미도시)에 연결된 구동측(active) 샤프트(30)가 관통 결합될 수 있다(도 4 참조). 즉, 액추에이터 모듈(1)에 내장된 모터를 통해 구동력을 전달받은 샤프트(30)가 제1 하우징(10)의 일면에 설치된다. 이 샤프트(30)에는 외부 부재와 연결될 수 있는 구조, 예컨대 결합홈이나 혼 구조가 일체로 또는 분리가능하게 설치될 수 있다. 액추에이터 모터와 샤프트(30) 사이에 감속기가 마련될 수 있다.

제1 하우징(10)은 일체로 형성될 수 있으며, 이와 달리 분리가능한 서브 하우징으로 구성될 수도 있다. 예컨대 도시된 바와 같이, 제1 하우징(10)은 제1 서브 하우징(11)과 제2 서브 하우징(12)을 포함할 수 있다. 제1 서브 하우징(11) 내에는 예컨대 감속기가, 제2 서브 하우징(12) 내에는 예컨대 모터가 내장될 수 있다. 이러한 제1 하우징(10)의 분리형 구조를 통해 보다 효율적인 내부 공간 구획이 가능하게 되고, 조립/분리를 편리하게 할 수 있게 된다.

한편 제1 하우징(10)의 측면에는 단자부(13)가 마련될 수 있다. 이 단자부(13)에는 케이블(100)이 전기적으로 연결될 수 있는데(도 6 참조), 케이블(100)과 단자부(13)를 통해 액추에이터 모듈(1)에 내장된 모터에 전류를 공급하거나, 또는 액추에이터 모듈(1)에 내장된 제어회로와 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 여기서 송수신되는 신호는 모터의 구동을 위한 제어신호 또는 액추에이터 모듈(1)에 내장된 센서로부터의 감지신호 등일 수 있다. 케이블(100)의 단부에는 커넥터(110)가 설치되고, 이 커넥터(110)가 단자부(13)에 결합될 수 있다(도 6 참조).

단자부(13)는 제1 하우징(10)의 양쪽 측면에 각각 마련될 수 있으며, 이 경우에도 배선 연결의 편의에 따라 어느 한쪽 측면에 있는 단자부(13)만을 이용하는 것이 가능하다.

또한, 제1 하우징(10)의 외측면, 즉 제1 하우징(10)의 측면, 상면 또는 하면 중 하나 이상의 면에는 다른 액추에이터 모듈이나 모듈연결부재와 결합하기 위한 제1 결합홈(14; 15)이 마련될 수 있다. 제1 결합홈(14; 15) 내에는 암나사부가 마련될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 하우징(10) 및 제2 하우징(20)의 외면은 거의 평면으로 형성될 수 있으며, 제1 결합홈(14; 15)을 통해 다른 액추에이터 모듈이나 모듈연결부재와 나사(볼트) 결합하는 것이 가능하게 된다.

다시 도 3및 도 4를 참조하여 설명한다. 제2 하우징(20)은 제1 하우징(10)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 제2 하우징(20)은 제1 하우징(10)의 타면, 즉 샤프트(30)가 관통 설치된 면의 반대면에 결합될 수 있다. 제1 하우징(10)과 제2 하우징(20)은 볼트(B)에 의해 결합될 수 있으며, 이러한 볼트(B)는 제2 하우징(20)의 일면에 마련된 4개의 볼트구멍을 통해 삽입되어 제1 하우징(10)의 내측면에 마련된 암나사부와 결합될 수 있다. 제1 하우징(10)과 제2 하우징(20)의 결합 방식으로 기타의 다른 방식, 예컨대 요철 구조 등에 의한 끼워맞춤 방식, 기타 구조적 방식, 접착 방식 등 어떠한 방식도 사용될 수 있음은 물론이다.

제2 하우징(20)에는 구동측 샤프트(30)에 대응하는 위치에 마련되는 피동측(passive) 아이들러 혼(idler horn)(40)이 관통 결합될 수 있다. 즉, 제2 하우징(20)의 일면에는 구동측 샤프트(30)와 동축을 이루는 제2 중공부(21)가 마련되고, 이 제2 중공부(21)에 아이들러 혼(40)이 회전 가능하게 설치될 수 있다. 아이들러 혼(40)에는 액추에이터 모듈(1)에 내장된 모터로부터 구동력이 전달되는 것은 아니며, 단지 구동측 샤프트(30)가 타 부재로 구동력을 전달할 때 타 부재를 지지하는 역할을 하게 된다. 도 7을 미리 참조하면, 액추에이터 모듈(1)이 타 부재, 즉 모듈연결부재(200)와 연결될 때, 아이들러 혼(40)은 모듈연결부재(200)를 지지하게 되는데, 이에 대한 상세는 후술하기로 한다.

제2 하우징(20)의 측면에는 관통부(22)가 마련될 수 있다. 관통부(22)를 통해 단자부(13)에 연결된 케이블(100)이 제2 하우징(20)의 내측으로 연결되는 것이 가능하게 된다. 한편, 관통부(22)를 사용하지 않는 경우에는 관통부(22)를 통해 하우징 내측으로 이물질 등이 유입될 수 있으므로, 관통부(22)를 막는 커버 부재(미도시)가 관통부(22)에 마련될 수 있다. 또한, 커버 부재를 제2 하우징(20)으로부터 제거하면 관통부(22)가 형성되도록 하는 것도 가능하다.

제2 하우징(20)의 전면에는 제2 결합홈(23)이 마련될 수 있다. 제2 결합홈(23)은 제1 결합홈(14; 15)과 마찬가지로, 다른 액추에이터 모듈이나 모듈연결부재와 결합하기 위한 것이다. 또한, 제2 결합홈(23) 내에는 암나사부가 마련될 수 있다.

아이들러 혼(40)은 중앙에 중공부가 형성된 튜브형 베어링(50)을 개재하여 제2 하우징(20)의 일면에 결합될 수 있다. 또한, 튜브형 베어링(50)의 중공부를 통해 제2 하우징(20) 내로 케이블(100)이 연결될 수 있다. 이와 관련하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈에 케이블을 연결한 모습을 나타낸 개략 사시도이다.

도시된 바와 같이, 제1 하우징(10)에는 구동측 샤프트(30)가 설치되기 위한 제1 중공부(16)가 설치되며, 제2 하우징(20)에는 이 제1 하우징 중공부(16)에 대응하여 피동측 아이들러 혼(40)이 설치되기 위한 제2 중공부(21)가 마련된다. 이를 통해 구동측 샤프트(30)와 피동측 아이들러 혼(40)은 동축 상에 마련될 수 있다.

도시된 바와 같이 아이들러 혼(40)은 튜브형 베어링(50)을 개재하여 제2 하우징(20)의 일면에 결합될 수 있다.

아이들러 혼(40)은, 결합구멍(42)이 마련된 플랜지부(41)와, 이 플랜지부(41)로부터 축방향으로 돌출 설치되는 원통부(43)를 가질 수 있다. 플랜지부(41)에 마련된 결합구멍(42)을 통해 예컨대 타 액추에이터 모듈 또는 모듈연결부재와 고정 결합될 수 있다(도 7 참조).

원통부(43)의 외측에는 원주방향으로 오목부(44)가 마련될 수 있고, 이 오목부(44)를 이용하여 제2 하우징(20)의 내측에 마련된 아이들러 혼 착탈장치(미도시)와 결합될 수 있다. 또한, 아이들러 혼(40)의 중앙 내측에는 아이들러 혼 중공부(45)가 마련될 수 있다.

튜브형 베어링(50)은 아이들러 혼(40)의 원통부(43) 외측에 삽입되어 아이들러 혼(40)의 회전 동작이 원활하게 이루어지도록 한다. 튜브형 베어링(50)은, 베어링 플랜지부(51)와, 이 베어링 플랜지부(51)로부터 축방향으로 돌출 설치되는 베어링 원통부(52)를 가질 수 있다. 베어링 플랜지부(51)는 아이들러 혼(40)의 플랜지부(41)와 접하되, 이 플랜지부(41) 보다 직경이 작게 형성될 수 있다. 베어링 원통부(52)는 아이들러 혼(40)의 원통부(43)의 외측에 삽입 결합되며, 원통부(43)에 마련된 오목부(44)가 외측으로 드러나도록, 베어링 원통부(52)의 길이는 원통부(43)의 길이보다 작게 형성될 수 있다.

튜브형 베어링(50)은 수지로 이루어질 수 있다. 수지로 이루어진 튜브형 베어링(50)을 사용함으로 원활한 아이들러 혼(40)의 회전을 보장함과 더불어, 유지 보수가 간단하고 경제성도 높아지게 된다.

도 5를 참조하면, 제2 하우징(20)은 상단부(20a), 하단부(20c), 및 이들 사이에 마련되는 상하단 연결부(20b)로 이루어질 수 있다. 상단부(20a)의 전면에는 아이들러 혼(40)이 관통 결합될 수 있는 제2 중공부(21)가 형성될 수 있으며, 하단부(20c)는 상단부(20a)와 실질적으로 동일한 높이가 되도록 형성될 수 있다. 상하단 연결부(20b)는 상단부(20a)와 하단부(20c) 사이에 마련되며, 내측으로 오목하게 형성될 수 있다. 이 상하단 연결부(20b)에는 커버부(60)가 결합될 수 있는데, 이에 대해서는 도 8과 관련하여 후술하기로 한다.

도 6을 참조하면, 아이들러 혼(40) 및 튜브형 베어링(50)을 개재하여 제2 하우징(20)의 제2 중공부(21)를 통해 하우징 내로 연결된 케이블(100)은, 제2 하우징(20)의 측면에 형성된 관통부(22)를 통해 제1 하우징(10)에 마련된 단자부(13)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 케이블(100) 단부의 커넥터(110)가 단자부(13)와 결합될 수 있으며, 커넥터 결합의 구조는 공지되어 있으므로 상세 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 배선(케이블) 연결구조를 통해 배선을 효과적으로 하우징의 외측과 연결할 수 있게 된다. 단자부(13)에 커넥터 결합된 케이블(100)은 사용자의 선택에 따라 제2 하우징(20)의 내측을 거치지 않고, 즉 제2 중공부(21)를 통하지 않고 곧바로 하우징 외측으로 연결되는 것도 가능하고, 전술한 바와 같이 제2 하우징(20)의 내측을 거쳐 튜브형 베어링(50)과 아이들러 혼(40)을 통해 외부로 배선 연결이 되도록 할 수도 있다. 특히 튜브형 베어링(50)과 아이들러 혼(40)을 통해 케이블(100)을 연결하면, 케이블(100)이 아이들러 혼(40)의 구동에 영향을 주지 않아 단선이 방지되고 꼬임 현상도 일어나지 않게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈과 모듈연결부재를 결합한 모습을 나타낸 사시도이다. 이 도면에서와 같이, 모듈연결부재(200)는 본체부(210) 및 이 본체부(210)의 양쪽 측면에 수직 설치되는 제1 수직부(220) 및 제2 수직부(230)를 포함할 수 있다. 제1 수직부(220)에는 제3 중공부(221) 및 이 제3 중공부(221) 주변의 나사구멍(222)이 마련될 수 있으며, 이 나사구멍(222)과 아이들러 혼(40)의 결합구멍(42)이 볼트로 결합될 수 있다. 제3 중공부(221)는 제2 하우징(20)의 제2 중공부(21)에 대응하는 위치에 형성된다. 제2 수직부(230)에도 미도시된 중공부 및 나사구멍이 마련될 수 있고, 제1 수직부(220)와 유사한 방식으로 제2 수직부(230)는 구동측 샤프트(30)와 결합될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 액추에이터 모듈(1)이 모듈연결부재(200)와 결합된 경우에도, 케이블(100)은 제2 하우징(20)의 제2 중공부(21) 및 모듈연결부재(200)의 제3 중공부(221)를 통해 외부로 연결될 수 있으며, 따라서 액추에이터 모듈(1)의 구동에 따라 모듈연결부재(200)가 회전 동작하더라도 케이블(100)이 꼬이는 일은 발생하지 않는다. 또한 케이블(100)에 의해 모듈연결부재(200)의 회전 동작이 방해받는 일도 없다.

전술한 바와 같이, 케이블(100)은 하우징 내측으로 연결되는 것이 가능하다. 그러나 이와 달리 사용자의 선택에 따라, 예컨대 타 액추에이터 모듈이나 모듈연결부재의 회동 범위가 작거나, 배선처리를 간단히 처리해도 충분한 경우에는, 하우징 내측을 거치지 않고 곧바로 단자부(13)로부터 하우징 외측으로 케이블(100)을 연결하는 것도 가능하다. 이 경우에도 케이블(100)이 쉽게 빠지지 않고 외관상 정리되도록 하기 위해 커버부(60)를 사용할 수 있다. 이에 대해서는 도 8과 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈과 커버부를 나타낸 분해 사시도, 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 액추에이터 모듈과 커버부를 결합한 모습을 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 커버부(60)는 제2 하우징(20)의 상하단 연결부(20b) 주변에 결합 설치되어 제2 하우징(20)의 외면의 일부를 이루게 된다. 커버부(60)는 직사각형 형상의 커버본체(61)와, 이 커버본체(61)의 각 코너에서 수직하게 돌출 설치된 측면 돌출부(62)를 포함한다. 커버부(60)가 제2 하우징(20)에 결합되면, 커버부(60)의 측면 돌출부(62)는 단자부(13)에 연결된 케이블(100) 단부의 커넥터(110)와 접하게 되고, 따라서 이 커넥터(110)가 단자부(13)로부터 탈락되는 것을 방지하게 된다.

단자부(13)에 연결된 케이블(100)은 제2 하우징(20)의 관통부(22)를 통해 하우징 내측으로 연결된 후 제2 하우징(20)의 제2 중공부(21)를 통해 외부로 연결될 수 있으며, 또한 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 커버부(60)의 내측을 통해 외부로 연결될 수도 있다.

한편, 제2 하우징(20)의 제2 중공부(21)를 이용하여 케이블(100)을 연결하지 않는 경우에는, 제2 중공부(21)를 통해 하우징 내측으로 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 제2 중공부를 막는 커버 부재(미도시)가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 액추에이터 모듈의 하우징 구조를 통하여, 사용자는 액추에이터 모듈의 배선을 아이들러 혼을 거쳐 하우징 내부로 연결할 수 있게 되며, 이를 통해 배선의 꼬임이나 단선 문제가 예방되고, 통신상의 불량 문제가 감소할 뿐만 아니라, 액추에이터 모듈의 외관상 심미감이 향상될 수 있다. 특히 액추에이터 모듈에 타 액추에이터 모듈 또는 모듈연결부재를 결합하여 다관절 로봇을 제작하는 경우에 상기와 같은 배선처리로 인해 설계의 자유도가 높아지고 원할한 액추에이터 구동이 가능하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 액추에이터 모듈
10: 제1 하우징
20: 제2 하우징
30: 구동측 샤프트
40: 피동측 아이들러 혼
50: 튜브형 베어링
60: 커버부
100: 케이블
200: 모듈연결부재

Claims

모터, 감속기, 및 제어회로를 내장할 수 있는 액추에이터 모듈로서,
모터에 연결된 구동측(active) 샤프트가 관통 결합될 수 있는 제1하우징과,
상기 제1 하우징에 결합되며, 상기 구동측 샤프트에 대응하는 위치에 마련되는 피동측(passive) 아이들러 혼이 관통 결합되는 제2 하우징을 포함하며,
상기 아이들러 혼은 중앙에 중공부가 형성된 튜브형 베어링을 개재하여 상기 제2 하우징의 일면에 결합되며,
상기 튜브형 베어링의 중공부를 통해 상기 제2 하우징 내로 케이블이 연결될 수 있으며,
상기 제1 하우징의 측면에 케이블 단부의 커넥터와 연결가능한 단자부가 마련되며,
상기 제2 하우징의 측면에 관통부가 마련되며,
상기 단자부에 연결된 케이블은 선택적으로, 상기 관통부를 통해 상기 제2 하우징의 내측을 거쳐 상기 튜브형 베어링의 중공부를 통해 외부로 배선연결되거나, 또는 상기 제2 하우징의 내측을 거치지 않고 외부로 배선연결되며,
상기 아이들러 혼은, 결합구멍이 마련된 플랜지부와, 상기 플랜지부로부터 축방향으로 돌출 설치되는 원통부를 가지며,
상기 튜브형 베어링은, 상기 아이들러 혼의 플랜지부와 접하는 베어링 플랜지부와, 상기 베어링 플랜지부로부터 축방향으로 돌출 설치되며 상기 아이들러 혼의 원통부의 외측에 삽입 결합되는 베어링 원통부를 가지는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈.
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제1항에 있어서,
상기 단자부는 상기 제1 하우징의 양쪽 측면에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 하우징은,
상기 아이들러 혼이 설치되는 상단부와,
상기 상단부와 같은 높이로 마련된 하단부와,
상기 상단부와 하단부 사이에 마련되며, 내측으로 오목하게 형성된 상하단 연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈.
제5항에 있어서,
상기 상하단 연결부 주변에 결합 설치되며, 상기 단자부에 연결된 케이블 단부의 커넥터가 탈락되는 것을 방지하는 측면 돌출부를 가진 커버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 구동측 샤프트와 상기 피동측 아이들러 혼은 동축 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈.
제1항에 있어서,
상기 튜브형 베어링은 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 액추에이터 모듈.