KR102228141B1

KR102228141B1 - Circulating Hydraulic Rotary Actuator

Info

Publication number: KR102228141B1
Application number: KR1020190060095A
Authority: KR
Inventors: 서정일; 김영선; 조햇님희
Original assignee: 김영선
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2021-03-17
Also published as: KR20200134532A

Abstract

본 발명은 매니퓰레이터(Manipulator, 로봇 팔)의 관절운동을 수행하기 위한 유압식 로터리 액추에이터에 관한 것으로, 폐회로로 구성된 유압 순환구조를 가짐으로써, 유압을 공급하기 위한 케이블 및 공급장치가 필요 없어, 외부로 연결되는 기존의 유압호스에 따른 안전사고를 방지하며, 고출력을 갖는 소형화된 순환 유압식 로터리 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic rotary actuator for performing joint motion of a manipulator (robotic arm), and has a hydraulic circulation structure composed of a closed circuit, so that a cable and a supply device for supplying hydraulic pressure are not required, and are connected to the outside. It prevents safety accidents due to existing hydraulic hoses, and relates to a miniaturized circular hydraulic rotary actuator having high output.

Description

Circulating Hydraulic Rotary Actuator

본 발명은 매니퓰레이터(Manipulator, 로봇 팔)의 관절운동을 수행하기 위한 유압식 로터리 액추에이터에 관한 것으로, 폐회로로 구성된 유압 순환구조를 가짐으로써, 유압을 공급하기 위한 각종 호스, 밸브 및 유압공급장치가 필요 없는 순환 유압식 로터리 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulic rotary actuator for performing joint motion of a manipulator (robotic arm), and by having a hydraulic circulation structure composed of a closed circuit, various hoses, valves and hydraulic supply devices for supplying hydraulic pressure are not required. It relates to a circular hydraulic rotary actuator.

최근 로봇 기술의 발전으로 사람을 대신하여 현장으로 이동하여, 물체의 이동이나 기기의 조작, 점검 등을 수행하는 모바일(mobile)로봇의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 모바일 로봇은 이동 시의 공간적인 제약을 줄이기 위하여, 소형화 및 경량화되어 개발되는 추세에 있으며, 이를 위해 모바일 로봇에 설치되는 매니퓰레이터(Manipulator, 로봇 팔)의 구동을 위한 소형화, 경량화 및 고출력화 된 액추에이터(Actuator)가 필요함에 따라, 높은 동력 및 출력을 갖는 유압기반 액추에이터의 요구가 높아지고 있다.
여기에서, 매니퓰레이터란 인간의 손과 팔의 형태로 이루어져 손과 팔의 동작을 제공하는 기계장치로서, 여러 개의 링크(link)가 서로 연결되어 구성되며, 각 링크의 연결부위에 관절(joint)을 이루며, 이러한 링크와 관절들 사이의 기하학적인 관계에 따라 관절운동을 수행하며, 매니퓰레이터의 관절운동을 수행하기 위하여, 각 링크의 연결부위에 로터리 액추에이터가 구비되게 된다.
이때, 종래의 유압식 로터리 액추에이터는 유압을 공급하기 위한 유압공급장치를 외부에 별도로 설치하여야 하며, 유압공급장치에서 액추에이터로 내부 작동유체를 공급하기 위한 각종 호스, 밸브 및 유압공급장치의 측정 또는 제어하기 위한 각종 장치가 외부에 설치되어야 함에 따라, 매니퓰레이터의 설치 시에 외부 구성요소들에 따른 공간적인 제약이 따르며, 근처의 장애물 등에 유압호스가 간섭하여 파손되는 문제점들이 발생하고 있다.Recently, with the development of robot technology, mobile robots that move to the field on behalf of people and perform object movements, device manipulation, and inspection have been actively developed. These mobile robots are in the trend of being developed with miniaturization and weight reduction in order to reduce space constraints during movement.For this purpose, actuators with miniaturization, weight reduction, and high power for driving manipulators (robot arms) installed in mobile robots. As the (Actuator) is required, the demand for a hydraulic-based actuator having high power and output is increasing.
Here, the manipulator is a mechanical device in the form of a human hand and arm to provide hand and arm motion, and a number of links are connected to each other, and a joint is formed at the connecting part of each link. In order to perform joint motion according to the geometrical relationship between the link and the joints, and to perform joint motion of the manipulator, a rotary actuator is provided at a connection portion of each link.
At this time, in the conventional hydraulic rotary actuator, a hydraulic supply device for supplying hydraulic pressure must be separately installed outside, and measurement or control of various hoses, valves, and hydraulic supply devices for supplying the internal working fluid from the hydraulic supply device to the actuator. As various devices for the manipulator must be installed outside, space constraints due to external components are followed when the manipulator is installed, and there are problems in which the hydraulic hose interferes with nearby obstacles and is damaged.

한국 등록특허문헌 제10-0649943호(로터리 액추에이터, 2006.11.20.)Korean Patent Document No. 10-0649943 (Rotary Actuator, 2006.11.20.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 유압식 로터리 액추에이터 내부에 작동유체를 공급 및 배출하기 위해 외부로 연결되는 유압호스의 파손 또는 누유 등에 따른 안전문제를 방지하고, 액추에이터에 유압을 공급하기 위한 외부 오일탱크 및 오일펌프가 일체화되어 내부에 폐순환유로를 갖는 순환 유압식 로터리 액추에이터를 제공하고자 한다.The present invention was conceived to solve the above problems, to prevent safety problems due to damage or leakage of a hydraulic hose connected to the outside in order to supply and discharge working fluid inside a hydraulic rotary actuator, and to supply hydraulic pressure to the actuator. An external oil tank and an oil pump are integrated to provide a circulating hydraulic rotary actuator having a closed circulation passage inside.

상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 내부에 작동유체를 수용하는 오일챔버가 형성된 메인바디와 상기 메인바디 내부에 구비되어, 상기 오일챔버에 수용된 작동유체를 순환시키는 유압공급부 및 적어도 일부가 상기 오일챔버에 구비되어, 상기 오일챔버 내에 수용된 작동유체의 순환에 따라 회전을 수행하는 회전베인과 상기 회전베인의 회전력을 인가받아 축회전을 수행하는 구동샤프트를 포함하는 회전구동부를 포함하여, 상기 작동유체가 상기 오일챔버와 상기 유압공급부를 순환하는 폐순환유로를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인바디는 중공된 내부공간을 갖는 매니폴드블록과 상기 매니폴드블록의 외측을 감싸는 하우징을 포함하여, 상기 매니폴드블록의 외면과 하우징의 내면 사이에 작동유체가 채워지는 오일챔버를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전구동부는 상기 오일챔버 내부에 고정되도록 설치되어, 상기 회전베인의 회전을 제한하는 고정베인을 더 포함하며, 상기 오일챔버는 내부에 개재된 상기 회전베인과 고정베인에 의해 제1회전챔버 및 제2회전챔버로 구획되어, 상기 유압공급부에 의해 제1회전챔버 및 제2회전챔버를 순환하는 상기 폐순환유로를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유압공급부는 상기 매니폴드블록의 내부공간에 구비되어, 상기 오일챔버에 수용된 작동유체를 순환시키는 유압펌프를 더 포함하되, 상기 매니폴드블록은 상기 유압펌프와 상기 제1회전챔버 또는 제2회전챔버를 연통하도록 형성된 각각의 제1순환유로 및 제2순환유로를 더 포함하여, 작동유체가 상기 오일챔버와 유압펌프를 순환하는 폐순환유로를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유압펌프와 연결되어, 상기 유압펌프로부터 유입된 작동유체를 저장하는 압축챔버와 상기 압축챔버에 저장된 작동유체를 압축하는 압축피스톤을 포함하는 어큐뮬레이터를 더 포함하여, 상기 제1회전챔버 또는 제2회전챔버 중 어느 하나의 저감된 유압을 보상하도록 작동유체를 순환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매니폴드블록은 상기 유압펌프와 상기 압축챔버를 연통하도록 형성된 배출유로, 상기 압축챔버와 상기 제1순환유로를 연통하도록 형성되어 압축된 작동유체를 배출하는 제1보상유로 및 상기 압축챔버와 상기 제2순환유로를 연통하도록 형성되어 압축된 작동유체를 배출하는 제2보상유로를 포함하여, 상기 작동유체가 상기 오일챔버, 유압펌프 및 어큐뮬레이터를 순환하는 폐순환유로를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매니폴드블록은 상기 배출유로, 제1보상유로 및 제2보상유로에 각기 설치되어, 상기 유압펌프로의 작동유체에 역류를 방지하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인바디는 상기 하우징 및 매니폴드블록의 일측면이 일체로 연결되고, 타측면이 개방된 형상으로 이루어지되, 개방된 상기 메인바디의 타측면에 결합되어, 상기 메인바디 내부의 오일챔버를 밀폐하는 헤드커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전베인은 상기 개방된 상기 오일챔버의 타측으로 삽입되어 상기 제1회전챔버 및 제2회전챔버 내의 작동유체의 유동에 의해 회전구동하는 베인날개 및 상기 베인날개와 구동샤프트를 연결하며 상기 베인날개 및 구동샤프트와 회전을 병행하는 베인몸체를 포함하되, 상기 어큐뮬레이터는 상기 베인몸체의 내부에 설치되어, 상기 매니폴드블록과 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인바디의 하우징은 상기 헤드커버와의 접촉면 상에 구비되어 상기 오일챔버로부터 상기 하우징과 헤드커버 사이로의 작동유체의 누유를 방지하는 하우징씰을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 헤드커버는 상기 회전베인의 베인몸체와 연결된 구동샤프트를 감싸도록 구비되되, 상기 헤드커버와 상기 구동샤프트 사이에 구비되어 상기 오일챔버로부터 상기 헤드커버와 상기 구동샤프트 사이로의 작동유체의 누유를 방지하는 샤프트씰을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매니폴드블록은 상기 유압펌프와 오일챔버를 연통하는 순환유로로부터 분기되어 상기 오일챔버와 연통되도록 형성된 감압유로 및 상기 감압유로에 설치되며, 상기 유압펌프로부터 토출되는 작동유체의 압력이 일정 압력 이상 상회할 시에 개방되어, 토출되는 작동유체의 압력을 저감시키는 릴리프밸브를 더 포함하여, 상기 오일챔버, 순환유로, 유압펌프 및 감압유로를 포함하는 폐순환유로를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유압펌프는 상기 내부공간에 서로 맞물리도록 구비된 구동기어와 피동기어의 회전에 의해 유입되는 작동유체를 토출하는 기어펌프로 이루어지되, 상기 유압공급부는 상기 메인바디의 내부에 구비되며, 회전축이 상기 매니폴드블록의 내부공간에 구비된 기어펌프의 구동기어를 회전시키도록 연결되는 전기모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유압공급부는 상기 메인바디 내부에 구비되어, 상기 유압펌프의 구동력을 제공하도록 연결되는 전기모터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액추에이터는 상기 전기모터에 설치되어, 상기 전기모터의 회전축에서의 회전속도를 관측하는 제1엔코더 및 상기 구동샤프트에 연결되어, 상기 구동샤프트의 회전각속도 및 회전각도를 관측하는 제2엔코더를 더 포함하여, 상기 전기모터의 회전속도를 제어함으로써, 상기 구동샤프트의 회전각속도 및 회전각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a main body in which an oil chamber for accommodating the working fluid is formed, and a hydraulic supply unit provided inside the main body to circulate the working fluid accommodated in the oil chamber, and at least a part of the Including a rotary drive unit including a rotary vane provided in the oil chamber to perform rotation according to the circulation of the working fluid contained in the oil chamber and a drive shaft that performs axial rotation by receiving the rotational force of the rotary vane. It is characterized in that the fluid forms a closed circulation passage through which the oil chamber and the hydraulic supply unit circulate.
In addition, the main body includes a manifold block having a hollow inner space and a housing surrounding the outside of the manifold block, forming an oil chamber filled with a working fluid between the outer surface of the manifold block and the inner surface of the housing. Characterized in that.
In addition, the rotation drive unit is installed to be fixed inside the oil chamber, further comprising a fixed vane to limit the rotation of the rotary vane, the oil chamber is first rotated by the rotary vane and the fixed vane interposed therein It is divided into a chamber and a second rotation chamber, and forms the closed circulation passage through which the first rotation chamber and the second rotation chamber are circulated by the hydraulic supply unit.
In addition, the hydraulic supply unit further includes a hydraulic pump provided in the inner space of the manifold block to circulate the working fluid accommodated in the oil chamber, wherein the manifold block includes the hydraulic pump and the first rotation chamber or the first rotation chamber. Each of the first circulation passage and the second circulation passage formed so as to communicate with the two rotation chambers are further included, and the working fluid constitutes a closed circulation passage through which the oil chamber and the hydraulic pump circulate.
In addition, further comprising an accumulator connected to the hydraulic pump and including a compression chamber for storing the working fluid introduced from the hydraulic pump and a compression piston for compressing the working fluid stored in the compression chamber, the first rotating chamber or It is characterized in that the working fluid is circulated to compensate for the reduced hydraulic pressure in any one of the second rotation chambers.
In addition, the manifold block is a discharge passage formed to communicate with the hydraulic pump and the compression chamber, a first compensation passage formed to communicate with the compression chamber and the first circulation passage to discharge the compressed working fluid, and the compression chamber. And a second compensation channel formed to communicate with the second circulation channel to discharge the compressed working fluid, wherein the working fluid constitutes a closed circulation channel that circulates the oil chamber, the hydraulic pump, and the accumulator.
In addition, the manifold block further comprises a check valve installed in the discharge passage, the first compensation passage and the second compensation passage, respectively, to prevent reverse flow to the working fluid to the hydraulic pump.
In addition, the main body is formed in a shape in which one side of the housing and the manifold block are integrally connected and the other side is open, but is coupled to the other side of the open main body, and the oil chamber inside the main body It characterized in that it further comprises a head cover to seal the.
In addition, the rotary vane is inserted into the other side of the open oil chamber and rotates by the flow of the working fluid in the first and second rotary chambers, and connects the vane wing and the drive shaft. It includes a vane wing and a vane body that rotates with the driving shaft in parallel, wherein the accumulator is installed inside the vane body and is connected to the manifold block.
In addition, the housing of the main body further comprises a housing seal provided on a contact surface with the head cover to prevent leakage of the working fluid from the oil chamber between the housing and the head cover.
In addition, the head cover is provided to surround the drive shaft connected to the vane body of the rotating vane, and is provided between the head cover and the drive shaft, and leakage of the working fluid between the head cover and the drive shaft from the oil chamber It characterized in that it further comprises a shaft seal to prevent.
In addition, the manifold block is branched from the circulation passage communicating the hydraulic pump and the oil chamber and installed in the pressure reducing passage and the pressure reducing passage formed to communicate with the oil chamber, and the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump is constant. A relief valve that is opened when the pressure is higher than or exceeds and reduces the pressure of the discharged working fluid to form a closed circulation channel including the oil chamber, a circulation channel, a hydraulic pump, and a pressure reducing channel.
In addition, the hydraulic pump is composed of a drive gear provided to engage with each other in the inner space and a gear pump that discharges a working fluid introduced by rotation of the driven gear, the hydraulic supply unit is provided inside the main body, It characterized in that it comprises an electric motor connected to rotate the drive gear of the gear pump provided in the inner space of the manifold block.
In addition, the hydraulic supply unit is provided inside the main body, characterized in that it further comprises an electric motor connected to provide a driving force of the hydraulic pump.
In addition, the actuator is installed in the electric motor, the first encoder for observing the rotational speed at the rotational shaft of the electric motor, and the second encoder connected to the drive shaft to observe the rotational angular speed and rotational angle of the drive shaft Including further, by controlling the rotational speed of the electric motor, characterized in that to adjust the rotational angular speed and the rotational angle of the drive shaft.

상기한 구성에 따른 본 발명은, 기존의 유압식 액추에이터에 유압을 공급 및 배출하기 위한 외부 오일탱크, 오일펌프 및 각종 밸브의 구성을 내장하며, 작동유체의 외부로의 유입 및 배출이 필요치 않는 폐순환유로를 형성함으로써, 외부로 연결되는 유압호스를 구비할 필요가 없어 파손 또는 누유 등에 따른 안전문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 폐순환유로 상에 설치된 체크밸브, 릴리프밸브 및 어큐뮬레이터를 이용하여, 구성 간의 조립, 분해 구조를 더욱 용이하게 설계하였으며, 내부에 채워져 순환하는 작동유체의 압력 및 압력차 등의 유체거동을 고려하여 설계됨으로써, 고출력의 회전토크 및 회전속도를 제공할 수 있는 소형화된 유압식 로터리 액추에이터를 제공할 수 있다.
The present invention according to the above configuration is a closed circulation oil passage that does not require an external oil tank, an oil pump, and various valves to supply and discharge hydraulic pressure to an existing hydraulic actuator, and does not require inflow and discharge of the working fluid to the outside. By forming the, there is an advantage that it is not necessary to have a hydraulic hose connected to the outside, so that safety problems due to damage or leakage can be prevented.
In addition, by using check valves, relief valves, and accumulators installed on the closed circulation channel, the assembly and disassembly structure between the components was designed more easily, taking into account the fluid behavior such as the pressure and pressure difference of the working fluid filled and circulating. By design, it is possible to provide a miniaturized hydraulic rotary actuator capable of providing high output rotational torque and rotational speed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터가 적용된 매니퓰레이터를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터를 도시한 횡단면도.
도 3은 도 2의 요부를 확대도시한 부분확대도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에어터를 도시한 종단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 폐순환유로를 설명하기 위한 배관도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 어큐뮬레이터의 작동에 따른 작동유체의 흐름을 설명하기 위한 배관도.1 is an exemplary view showing a manipulator to which a rotary actuator according to an embodiment of the present invention is applied.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially enlarged view showing an enlarged main part of FIG. 2.
4 is a longitudinal sectional view showing a rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
5 is a piping diagram for explaining a closed circulation passage of a rotary actuator according to an embodiment of the present invention.
6 is a piping diagram for explaining the flow of the working fluid according to the operation of the accumulator of the rotary actuator according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터가 적용된 매니퓰레이터를 도시한 예시도로서, 도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 순환 유압식 로터리 액추에이터(1000)는 액추에이터 외부에 설치되는 서보밸브를 제어하여 작동유체의 공급 및 배출에 의해 작동되는 종래의 로터리 액추에이터의 방식에서 벗어나, 내부에 수용된 작동유체를 순환시켜 작동됨으로써 상기 액추에이터(1000) 외부로 연결되는 유압호스를 구비할 필요가 없어, 매니퓰레이터(10)의 동작 시에 발생하는 외부 물체들과의 충돌, 간섭 등에 따른 사고를 방지하며, 더욱 간소한 구성의 관절부를 형성시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일예에 따른 액추에이터(1000)는 매니퓰레이터(10)의 관절부에 설치될 수 있으며, 외부로 연결되는 유압호스가 불필요함에 따라, 로봇의 외부 형태를 이루는 몸체 내부로 내장되어 구비될 수 있으며, 바람직하게는 관절부 일부가 개폐할 수 있도록 형성된 덮개에 의해 씌워지도록 결합되어, 상기 액추에이터(1000)의 조립 및 정비를 수행할 수 있도록 함이 바람직할 것이다. 이때, 상기 액추에이터(1000)는 일단에 형성된 구동샤프트(320)가 관절부의 일단에 연결되어 팔의 회전운동을 수행하는 작동로드(11)와 결합되어, 상기 액추에이터(1000)의 구동샤프트(320)의 회전력을 전달하여, 연결된 관절부에서의 사용 목적에 따라 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll) 등의 다양한 관절(joint)운동을 수행할 수 있도록 형성되는 것이 바림직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 액추에이터(1000)는 상기 구동샤프트(320)에 연결된 제2엔코터(323)를 포함하여, 상기 구동샤프트(320)의 회전량, 회전각속도 또는 회전각도 중 어느 하나 이상을 이용하여 상기 액추에이터(1000)의 구동을 제어할 수 있으며, 이에 따른 자세한 구동 및 제어방식은 하기에서 더욱 자세하게 후술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터를 도시한 횡단면도이며, 도 3은 도 2의 요부를 확대도시한 부분확대도로서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액추에이터(1000)는 메인바디(100), 유압공급부(200), 회전구동부(300) 및 어큐뮬레이터(400)를 포함하여 일체로 이루어질 수 있다.
상기 메인바디(100)는 하우징(110), 매니폴드블록(120), 오일챔버(130) 및 헤드커버(140)를 포함하여 상기 유압공급부(200), 회전구동부(300) 및 어큐뮬레이터(400)를 내장하도록 형성될 수 있으며, 더욱 자세하게는 내부가 중공된 내부공간을 갖는 매니폴드블록(120)과 상기 매니폴드블록(120)의 외측을 감싸는 하우징(110)을 포함하여, 상기 매니폴드블록(120)의 외면과 상기 하우징(110)의 내면 사이에 작동유체가 채워지는 오일챔버(130)를 형성할 수 있으며, 이때 상기 매니폴드블록(120)은 상기 오일챔버(130), 유입공급부(200) 및 어큐뮬레이터(400)를 순환하는 폐순환유로를 형성하여, 상기 폐순환유로 내부에 채워진 작동유체의 순환에 따라 발생하는 압력차에 의해, 적어도 일부가 상기 오일챔버(130)에 구비되어, 상기 오일챔버(130) 내에 수용된 작동유체의 순환에 따라 회전을 수행하는 회전베인(310)을 회전시키도록 작동되어, 상기 회전베인(310)에 연결되어, 상기 회전베인(310)의 회전력을 인가받아 축회전을 수행하는 구동샤프트(320)를 회전시키도록 작동된다.

상기 유압공급부(200)는 상기 메인바디(100) 내부에 구비되어, 상기 오일챔버(130)에 수용된 작동유체를 순환시키기 위한 구성으로, 상기 매니폴드블록(120)의 내부공간에 구비되어, 상기 오일챔버(130)에 수용된 작동유체를 순환시키는 유압펌프(210)를 포함하며, 이때 상기 매니폴드블록(120)은 상기 유압펌프(210)와 상기 오일챔버(130)를 연결하는 순환유로(121)를 형성하여 상기 폐순환유로를 이루도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 순환유로(121) 상에는 유입되는 작동유체의 압력이 일정 임계값 이상이 되면 유로를 개방하는 릴리프밸브(124, relief valve)를 더 포함하여 상기 폐순환유로를 지나는 작동유체의 압력을 일정하게 유지하도록 제어함으로써 작동유체의 고압에 따른 누유 및 구성품의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 유압공급부(200)는 상기 유압펌프(210)에 구동력을 인가하며, 상기 유압펌프(210)의 작동을 제어하는 전기모터(220)를 더 포함하여, 상기 전기모터(220)의 회전속도를 제어하여 상기 폐순환유로를 유동하는 작동유체의 순환을 조절함으로써, 궁극적으로는 상기 구동샤프트(320)의 회전각속도 및 회전각도를 조절할 수 있다. 이때, 본 발명의 도면 및 자세한 설명에서는 서로 맞물리도록 구비된 구동기어(211)와 피동기어(212)의 회전에 의해 유입되는 작동유체를 토출하는 기어펌프를 예로 들어 설명하고 있으나, 상기 유압펌프(210)는 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 상기 폐순환유로를 이루기 위한 피스톤펌프, 베인펌프 또는 기어펌프 등의 다양한 유압펌프로 변형 실시 가능할 것이다. 더욱 자세하게는 상기 전기모터(220)의 회전축(221)이 상기 기어펌프(210)의 구동기어(211)에 맞물리도록 형성되어, 상기 전기모터(220)의 회전축(211)에 회전을 병행하는 구동기어(211)와 맞물린 피동기어(212)의 회전에 의해, 상기 오일챔버(130)와 상기 기어펌프(210)를 연통하는 순환유로(121)를 통해 작동유체를 유입 및 배출시킴으로써, 상기 오일챔버(130)에 구비되어 상기 오일챔버(130)에 수용된 작동유체의 순환에 의해 상기 구동샤프트(320)를 회전 운동시키는 회전구동부(300)를 구동시키게 된다.

상기 회전구동부(300)는 적어도 일부가 상기 오일챔버(130)에 구비되어, 상기 오일챔버(130) 내에 수용된 작동유체의 순환에 따라 회전을 수행하는 회전베인(310)과 상기 회전베인(310)의 회전력을 인가받아 축회전을 수행하는 구동샤프트(320)를 포함하여, 상기 폐순환유로를 순환하는 작동유체에 의해 상기 오일챔버(130) 내부에 구비된 회전베인(310)의 베인날개(312)가 회전되고, 상기 베인날개(312)의 일측에 구비되어 상기 구동샤프트(320)와 연결되는 베인몸체(311)가 상기 베인날개(312)의 회전을 병행하며, 상기 베인몸체(311)와 동심을 이루며, 축방향으로 연결된 구동샤프트(320)가 상기 베인날개(312)의 회전반경과 동일한 축을 기준으로 축회전을 병행하게 된다.

더하여, 상기 메인바디(100)는 상기 하우징(110) 및 매니폴드블록(120)의 일측면이 일체로 연결되고, 타측면이 개방된 형상으로 형성되어, 상기 오일챔버(130)의 개방된 타측으로 상기 회전베인(310)의 베인날개(312)가 삽입되어 결합되며, 상기 메인바디(100)는 개방된 상기 메인바디(100)의 타측면에 상기 오일 챔버(130)를 밀폐하는 헤드커버(140)를 더 포함한다.
이때, 상기 회전베인(310)은 개방된 상기 오일챔버(130)의 타측으로 삽입되어, 상기 제1회전챔버(131) 및 제2회전챔버(132) 내에 수용된 작동유체의 유동에 의해 회전구동하는 베인날개(312) 및 상기 베인날개(312)와 상기 구동샤프트(320)를 연결하며, 상기 베인날개(312)와 구동샤프트(320)의 회전을 병행함으로써 상기 베인날개(312)의 회전력을 상기 구동샤프트(320)에 전달하게 된다.
또한, 상기 매니폴드블록(120)은 중공된 내부공간에 상기 유압펌프(210)가 설치되고, 상기 유압펌프(210)와 오일챔버(130)를 연통하는 순환유로(121)가 형성되며, 상기 매니폴드블록(120)의 일측면의 일부가 내부로 요입되어 상기 전기모터(220)를 내장하며, 상기 전기모터(220)의 회전축(221)이 상기 내부공간의 유압펌프(210)의 구동기어(211)와 연결된다. 이때, 상기 전기모터(220)의 회전축(221)은 상기 매니폴드블록(120)의 내부공간에 회전 가능하도록 고정 및 지지하는 축베어링과 상기 회전축(221)과 상기 유압펌프(210)의 연결부에서의 누유를 방지하기 위한 씰링부재를 더 포함하여 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 메인바디(100)의 하우징(110)은 상기 헤드커버(140)와의 접촉면 상에 구비되어, 상기 오일챔버(130)로부터 상기 하우징(110)과 헤드커버(140) 사이로의 작동유체의 누유를 방지하는 하우징씰(111)을 더 포함하며, 상기 헤드커버(140)는 상기 구동샤프트(320)가 연결되는 상기 회전베인(310)의 베인몸체(311)에 외측 둘레를 감싸도록 구비되되, 상기 헤드커버(140)와 상기 베인몸체(311) 사이에 구비되어, 상기 오일챔버(130)로부터 상기 헤드커버(140)와 상기 베인몸체(311) 사이로의 작동유체에 누유를 방지하는 샤프트씰(321)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 헤드커버(140)는 상기 베인몸체(311)의 외측면 사이에, 상기 베인몸체(311)의 회전에 따른 윤활유가 채워져 상기 베인몸체(311)를 회전에 따른 먼지의 유입을 방지하는 더스트씰(322)을 더 포함하여 상기 헤드커버(140)의 결합부위에서의 기밀을 견고히 할 수 있다.
더하여, 상기 회전베인(310)의 베인날개(312)는 상기 메인바디(100)의 하우징(110)에 내측면에 접하는 외측단에 구비되는 베인씰(312a)을 더 포함하여, 구획된 제1회전챔버(131)와 제2회전챔버(132) 간의 기밀을 유지하는 것이 바람직하며, 상기 베인씰(312a)은 상기 베인날개(312)의 회전 시에 접하는 상기 하우징(110)의 내면과의 마찰에 의한 내구성이 강한 재질을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 어큐뮬레이터(400)는 상기 유압펌프(210)의 구동에 따른, 상기 폐순환유로에서의 작동유체의 압축에 의한 유압 손실을 방지하며, 손실된 유압을 보상함으로써, 상기 폐순환유로를 흐르는 작동유체의 유압 편차를 완화하여 상기 유압펌프(210)로부터 송출되는 송출양정을 회전베인(310)의 회전력으로 변환하는 효율을 증대시키기 위한 구성으로, 상기 폐순환유로에 연결되어 작동유체가 일정 임계값 이상의 유압을 가질 시, 상기 작동유체를 유입하여 저장하는 압축챔버(410)와 상기 압축챔버(410) 안에 저장된 작동유체를 압축하고 압축된 작동유체를 압력이 줄어든 오일챔버(130)로 배출하도록 가압하는 압축피스톤(420) 및 상기 압축챔버(410)의 출입단에 구비되어 상기 유압펌프(210)로부터의 배출유로(430)와 상기 압축챔버(410)를 연통하며 작동유체가 유입 및 배출되기 위한 유로를 형성하는 앤드캡(424)을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 압축피스톤(420)은 상기 압축챔버(410) 내부에서 길이방향의 선형운동을 수행하는 피스톤로드(421), 상기 피스톤로드(421)의 둘레를 감싸도록 결합되어, 상기 피스톤로드(421)의 구동에 따른 작동유체의 누유를 방지하는 피스톤씰(422) 및 상기 피스톤로드(421)의 후방에 구비되어 상기 피스톤로드(421)에 탄성력을 인가하는 탄성체(423)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 어큐뮬레이터(400)의 상기 압축피스톤(420)의 구성 및 형상은 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
또한, 상기 매니폴드블록(120)은 상기 어큐뮬레이터(400)의 압축챔버(410)와 상기 유압펌프(210)를 연통하는 배출유로(430) 및 상기 어큐뮬레이터(400)의 압축챔버(410)로부터 배출된 작동유체를 상기 오일챔버(130)에 배출하도록 형성된 보상유로(440 및 450, 도 4 및 도 5에 도시)를 더 포함하도록 형성되어, 상기 폐순환유로를 형성할 수 있으며, 상기 매니폴드블록(120)은 상기 배출유로(430), 제1보상유로(440) 및 제2보상유로(450)의 내부에 각기 설치되어, 상기 작동유체가 상기 유압펌프(210)로 역류하는 것을 방지하기 위한 체크밸브(122)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하며 이때, 상기 제1보상유로(440) 및 상기 제2보상유로(450)는 상기 배출유로(430)로부터 분기되어 상기 매니폴드블록(120) 상에 각각의 제1순환유로(121a) 또는 제2순환유로(121b)와 독립된 유로를 형성할 수 있다.
여기에서, 본원발명의 액추에이터(1000)는 상기 어큐뮬레이터(400)를 상기 메인바디(100) 내부에 설치하여 일체로 형성하기 위하여, 상기 어큐뮬레이터(400)는 상기 회전베인(310)의 베인몸체(311)의 내부에 설치되어, 상기 매니폴드블록(120)에 형성된 배출유로(430), 제1보상유로(440) 및 제2보상유로(450)와 연결될 수 있으며, 더욱 자세하게는 상기 어큐뮬레이터(400)가 상기 유압펌프(210)를 기준으로 상기 전기모터와 대향되는 방향으로 배치되어, 상기 배출유로(430)가 상기 유압펌프(210)의 출입구로부터 상기 오일챔버(130)로 연통되는 순환유로(121)와 직교하는 방향으로 형성되어, 상기 유압펌프(210)로부터 토출되는 작동유체의 충격압력 또는 펌프의 맥동을 완화하도록 내부에 설치되어 일체로 형성되는 순환 유압식 로터리액추에이터(1000)를 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터를 도시한 종단면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 폐순환유로를 설명하기 위한 작동유체의 흐름을 도시한 배관 회로도로서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 회전구동부(300)는 상기 오일챔버(130) 내부에 고정되도록 설치되어, 상기 회전베인(310)의 회전을 제한하는 고정베인(330)을 더 포함하여, 상기 오일챔버(130)를 구획한다. 더욱 자세하게는, 상기 오일챔버(130)는 내부에 개재된 상기 회전베인(310)의 베인날개(312)와 상기 고정베인(330)에 의해 제1회전챔버(131) 및 제2회전챔버(132)로 구획된다.
이때, 상기 매니폴드블록(120)은 상기 유압펌프(210)로부터 상기 제1회전챔버(131) 또는 제2회전챔버(132)와 대응되어 연통되도록 형성된 제1순환유로(121a) 및 제2순환유로(121b)를 포함하여, 작동유체가 상기 오일챔버(130)와 상기 유압펌프(210)를 순환하는 폐순환유로를 형성할 수 있다.
이때, 상기 폐순환유로는 유압펌프(210)-제1순환유로(121a)-제1회전챔버(131) 및 유압펌프(210)-제2순환유로(121b)-제2회전챔버(132)로의 유로를 형성하고, 상기 유압펌프(210)에서의 작동유체의 유입 및 배출 방향에 따라, 구획된 상기 제1회전챔버(131) 또는 제2회전챔버(132) 내부의 작동유체가 상기 유압펌프(210)로의 유입 또는 상기 유압펌프(210)로부터의 배출됨으로써, 상기 오일챔버(130) 내부에 개재된 회전베인(310)의 베인날개(312)를 회전 구동시키게 된다. 즉, 상기 유압펌프(210)가 각기 연결된 제1회전챔버(131) 및 제2회전챔버(132)에 채워진 작동유체를 순환시킴으로써, 상기 제1회전챔버(131)로 작동유체가 유입될 시에는 상기 제1회전챔버(131) 내부 작동유체의 압력이 상승하며, 상기 제2회전챔버(132)가 상기 제1회전챔버(131) 및 상기 제2회전챔버(132) 내부 작동유체의 압력차에 의하여 압축되어, 상기 회전베인(310)의 베인날개(312)가 압축되는 상기 제2회전챔버(132) 방향으로 회전하게 된다.
여기에서, 상기 고정베인(330)은 상기 회전베인(310)의 베인날개(312)의 최대 회전각을 제한하며, 상기 순환유로(121)는 구획된 제1회전챔버(131) 및 제2회전챔버(132)가 상기 고정베인(330)에 접하는 측으로 인접하게 배치되어, 상기 베인날개(312)의 최대 회전각에서의 유압을 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 어큐뮬레이터(400)는 상기 유압펌프(210)로부터 작동유체를 유입하기 위하여 상기 유압펌프(210)와 상기 어큐뮬레이터(400)의 압축챔버(410)를 연통하는 배출유로(430)와 상기 압축챔버(410)와 상기 제1순환유로(121a)를 연통하도록 형성되어 압축된 작동유체를 배출하는 제1보상유로(440) 및 상기 압축챔버(410)와 상기 제2순환유로(121b)를 연통하도록 형성되어 압축된 작동유체를 배출하는 제2보상유로(450)를 포함할 수 있으며, 이때 상기 배출유로(430), 제1보상유로(440) 및 제2보상유로(440)는 상기 어큐뮬레이터(400), 유압펌프(210) 및 오일챔버(130)를 잇도록 상기 매니폴드블록(120) 또는 베인몸체(311) 중 어느 하나 이상에 형성될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 매니폴드블록(120)은 상기 유압펌프(210)와 오일챔버(130)를 연통하는 순환유로(121)로부터 분기되어 상기 오일챔버(130)와 연통되도록 형성된 감압유로(123)를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 감압유로(123)에는 유입되는 작동유체가 일정 압력 이상일 시에 개방되는 릴리프밸브(124)가 설치되어 상기 유압펌프(210)로부터 토출된 작동유체의 압력이 일정 값 이상 올라갈 시에, 상기 순환유로(121)를 흐르는 작동유체의 일부가 상기 감압유로(123)로 유동되어, 상기 유압펌프(210)로부터 토출되는 작동유체의 압력을 저감시켜 상기 폐순환유로를 유동하는 유압을 일정하게 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 액추에이터의 어큐뮬레이터의 작동에 따른 작동유체의 흐름을 설명하기 위한 배관 회로도로서, 도 5와 도 6을 참조하여, 폐순환유로에서의 작동유체의 유동을 설명하기로 한다.
상기 유압공급부(200)의 유압펌프(210)가 기어펌프로 이루어질 경우, 상기 전기모터(220)로부터 동력을 받아 구동되는 구동기어와 피동기어가 맞물려 작동유체가 유입되고 배출되는 출입구가 상기 기어펌프(210)의 구동축과 직교하는 방향으로 상기 구동기어와 피동기어가 맞물리는 축을 기준으로 나란하게 배치된다. 즉, 이에 따라 상기 제1순환유로(121a) 및 제2순환유로(121b)는 동일 축상에 나란하게 배치되어, 각기 구획된 제1회전챔버(131) 및 제2회전챔버(132)와 연통되는 것이 바람직하며, 이때 , 상기 감압유로(123)는 나란히 배치된 상기 제1순환유로(121a)로부터 분기되어 제1릴리프밸브(124a) 및 제2감압유로(123b), 제2순환유로(121b), 제2회전챔버(132)로 연통되는 제1감압유로(123a) 및 제2순환유로(121b)로부터 분기되어 제2릴리프밸브(124b) 및 제1감압유로(123a), 제1순환유로(121a), 제1회전챔버(131)로 연통되는 제2감압유로(123b)를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 구성에 따른 본 발명의 액추에이터(1000)는 상기 유압펌프(210)로부터 토출되는 작동유체의 압력이 상기 릴리프밸브(124)에서 설정된 임계값 이하의 경우, 상기 유압펌프(210)가 제1순환유로(121a)로 작동유체를 토출하게 되면, 토출된 작동유체는 제1순환유로(121a)를 지나 구획된 상기 제1회전챔버(131)로 흐르게 되고, 이때 제2회전챔버(132)에 채워진 작동유체가 제2순환유로(121b)를 지나 상기 유압펌프(210)로 유입되며, 상기 제2회전챔버(132)는 상기 제1회전챔버(131) 내부 작동유체의 압력이 상승하여, 상기 제2회전챔버(132)가 상기 제1회전챔버(131) 및 상기 제2회전챔버(132) 내부 작동유체의 압력차에 의하여 압축되게 된다. 이때, 상기 회전베인(310)의 베인날개(312)는 압축되는 제2회전챔버(132) 방향으로 이동되며 회전구동을 수행한다.
이후, 상기 액추에이터(1000)의 구동샤프트(320)에 과하중, 충격하중 등이 발생하여, 상기 유압펌프(210)로부터 토출되는 작동유체의 압력이 상기 릴리프밸브(124)에서 설정된 임계값을 넘어갈 경우, 상기 유압펌프(210)가 상기 제1순환유로(121a)로 작동유체를 토출하게 되면, 상기 제1순환유로(121a)를 흐르는 작동유체의 일부가 상기 제1순환유로(121a)를 지나 분기된 상기 제1감압유로(123a)로 유입되며, 임계값을 넘어가 개방된 상기 제1릴리프밸브(124a)를 거쳐 상기 제2감압유로(123b), 상기 제2회전챔버(132)와 연통된 상기 제2순환유로(121b)를 지나 상기 제2회전챔버(132)로 유입됨으로써, 작동유체의 압력을 저감시켜 상기 폐순환유로를 유동하는 작동유체의 압력을 일정하게 조절할 수 있다.
더하여, 상기 액추에이터(1000)의 구동샤프트(320)에 과하중, 충격하중 등이 발생하여, 상기 폐순환유로에 연결된 작동유체가 일정 임계값 이상의 유압을 가질 시, 상기 유압펌프(210)가 상기 제1순환유로(121a)로 작동유체를 토출하게 되면, 작동유체의 일부가 상기 유압펌프(210)에서 상기 배출유로(430)와 제1체크밸브(122a)를 거쳐 상기 어큐뮬레이터(400)의 압축챔버(410)로 유입되며, 상기 탄성체(423)에 의한 탄성력에 의하여 작동유체가 가압되어, 상기 압축챔버(410) 내부 압축된 작동유체의 압력이 상기 제2순환유로(121b) 내부 작동유체의 압력을 초과할 시, 배출유로(410) 내의 작동유체가 제3체크밸브(122c) 및 제2보상유로(450)를 거쳐 제2순환유로(121b)로 배출되며, 제2회전챔버(132) 및 유압펌프(210)로 유입됨으로써, 상기 유압펌프(210)의 내부 누유에 의하여 오일챔버(130)에 수용된 작동유체의 양을 일정하게 유지하여 주며, 작동유체 양의 감소로부터 발생하는 압력 저감을 보상한다.
더하여, 본 발명의 순환 유압식 로터리 액추에이터(1000)는 상기 유압공급부(200)의 전기모터(220)에 설치되어, 상기 전기모터(220)의 회전축에서의 회전속도를 관측하는 제1엔코더(222) 및 상기 구동샤프트(320)에 연결되어, 상기 구동샤프트(320)의 회전각속도 및 회전각도를 관측하는 제2엔코더(323)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상기 제2엔코더(323)는 상기 회전베인(310)의 베인몸체(311)와 상기 구동샤프트(320)의 결합부에 구비되어, 상기 회전베인(310) 또는 구동샤프트(320)를 관측하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1엔코더(222) 및 제2엔코더(323)의 설치에 따른 구조 및 위치는 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
즉, 상기 액추에이터(1000)는 상기 전기모터(220)를 제어하여, 상기 액추에이터(1000) 내부 작동유체의 유동을 제어하며, 종국적으로는 상기 구동샤프트(320)의 회전을 제어함에 있다. 더욱 자세하게는, 본 발명의 액추에이터(1000)는 상기 제1회전챔버(131) 및 제2회전챔버(132) 상에 설치되어, 내부 압력을 측정하는 압력센서(133a, 133b)와 상기 제1엔코더(222), 제2엔코더(323) 및 압력센서(133)의 측정값을 전달받아 상기 전기모터(220)의 회전속도를 제어하는 제어부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(500)는 상기 오일챔버(130)의 압력차, 유압펌프(210)의 토출양정, 회전베인(310)의 회전각 및 구동샤프트(320)의 회전각도와 회전각속도 등을 고려하여 상기 전기모터(220)를 제어하기 위한 구성으로, 상기 액추에이터(1000)의 메인바디(100) 외면 또는 상기 액추에이터(1000)가 설치되는 매니퓰레이터(10)의 컨트롤러에 구비되어 상기 액추에이터(1000)의 압력센서(133) 및 엔코더(222, 323)와 연결되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 순환 유압식 로터리 액추에이터(1000)는 상기 매니폴드블록(120)에 형성된 폐순환유로에 설치된 체크밸브(122), 릴리프밸브(124) 및 어큐뮬레이터(400)를 이용하여 상기 액추에이터(1000)의 구성요소 간의 설치 공간을 최적화하였고, 내부에 채워지는 작동유체의 압력 및 압력차 등의 유체거동을 고려하여 소형화 및 고출력화 된 액추에이터(1000)를 개발하였으며, 상술한 구성에 따른 본 발명의 액추에이터(1000)는 추가적인 유압의 공급 및 배출이 필요 없는, 내부에 수용된 작동유체가 순환하는 폐순환유로를 형성함으로써, 기존의 외부로 연결되는 유압호스의 파손 또는 누유 등에 따른 안전문제를 방지하고, 액추에이터에 유압을 공급하기 위한 외부 오일탱크 및 유압펌프가 일체화되어, 상기 액추에이터(1000)의 설치에 따른 용이함이 증대된 순환 유압식 로터리 액추에이터(1000)를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be.
Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings.
The accompanying drawings are only an example illustrated to describe the technical idea of the present invention in more detail, so the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

1 is an exemplary view showing a manipulator to which a rotary actuator according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a circulating hydraulic rotary actuator 1000 according to an embodiment of the present invention is a servo installed outside the actuator. It is not necessary to have a hydraulic hose connected to the outside of the actuator 1000 by operating by circulating the working fluid received inside, away from the method of the conventional rotary actuator operated by supplying and discharging the working fluid by controlling the valve. , It is possible to prevent accidents due to collisions and interferences with external objects that occur during the operation of the manipulator 10, and to form a more simple joint.
As shown in Fig. 1, the actuator 1000 according to an embodiment of the present invention may be installed at the joint of the manipulator 10, and since a hydraulic hose connected to the outside is unnecessary, the inside of the body forming the outer shape of the robot It may be provided as a built-in, preferably coupled to be covered by a cover formed to open and close a part of the joint, it would be desirable to perform the assembly and maintenance of the actuator (1000). At this time, the actuator 1000 is coupled with a driving shaft 320 formed at one end is connected to one end of the joint to perform a rotational motion of the arm, and the driving shaft 320 of the actuator 1000 It is desirable to be formed to transmit the rotational force of the joint to perform various joint movements such as pitch, yaw, and roll according to the purpose of use in the connected joint.
In addition, the actuator 1000 according to an embodiment of the present invention includes a second encoder 323 connected to the drive shaft 320, and the rotation amount, rotation angular speed, or rotation angle of the drive shaft 320 The driving of the actuator 1000 may be controlled using one or more of them, and a detailed driving and control method according to this will be described later in more detail.

Figure 2 is a cross-sectional view showing a rotary actuator according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a partial enlarged view showing an enlarged main part of Figure 2, referring to Figures 2 and 3, an embodiment of the present invention According to the actuator 1000 may be formed integrally, including the main body 100, the hydraulic supply unit 200, the rotation drive unit 300, and the accumulator 400.
The main body 100 includes the housing 110, the manifold block 120, the oil chamber 130 and the head cover 140, the hydraulic supply unit 200, the rotation drive unit 300, and the accumulator 400. The manifold block 120 may be formed to be embedded, and in more detail, the manifold block 120 including a manifold block 120 having an inner space having a hollow inside and a housing 110 surrounding the outside of the manifold block 120, the manifold block ( An oil chamber 130 filled with a working fluid may be formed between the outer surface of the 120 and the inner surface of the housing 110. At this time, the manifold block 120 includes the oil chamber 130 and the inlet supply part 200 ) And the accumulator 400 to form a closed circulation passage, at least part of which is provided in the oil chamber 130 due to a pressure difference generated by the circulation of the working fluid filled in the closed circulation passage, and the oil chamber It is operated to rotate the rotary vane 310 that performs rotation according to the circulation of the working fluid contained in 130, is connected to the rotary vane 310, and is rotated by receiving the rotational force of the rotary vane 310 It is operated to rotate the driving shaft 320 to perform.

The hydraulic supply unit 200 is provided inside the main body 100 and is configured to circulate the working fluid accommodated in the oil chamber 130, and is provided in the inner space of the manifold block 120, the Includes a hydraulic pump 210 for circulating the working fluid accommodated in the oil chamber 130, wherein the manifold block 120 is a circulation passage 121 connecting the hydraulic pump 210 and the oil chamber 130 ) May be configured to form the closed circulation passage. At this time, the pressure of the working fluid flowing into the circulation passage 121 further includes a relief valve 124 that opens the flow passage when the pressure of the operating fluid flowing into the circulation passage 121 exceeds a predetermined threshold value, thereby maintaining a constant pressure of the working fluid passing through the closed circulation passage. By controlling to maintain it, it is possible to prevent leakage of oil and damage to components due to the high pressure of the working fluid.
In addition, the hydraulic supply unit 200 applies a driving force to the hydraulic pump 210, further includes an electric motor 220 for controlling the operation of the hydraulic pump 210, the rotation of the electric motor 220 By controlling the speed and controlling the circulation of the working fluid flowing through the closed circulation passage, ultimately, the rotational angular speed and rotational angle of the drive shaft 320 may be adjusted. In this case, in the drawings and detailed description of the present invention, a gear pump that discharges a working fluid introduced by rotation of the driving gear 211 and the driven gear 212 provided to be engaged with each other is described as an example, but the hydraulic pump ( 210) may be modified into various hydraulic pumps such as a piston pump, a vane pump, or a gear pump for forming the closed circulation passage without departing from the gist of the present invention. In more detail, the rotation shaft 221 of the electric motor 220 is formed so as to mesh with the drive gear 211 of the gear pump 210, and is driven to rotate the rotation shaft 211 of the electric motor 220 in parallel. By rotating the driven gear 212 meshed with the gear 211, the oil chamber 130 and the gear pump 210 communicate with each other by introducing and discharging the working fluid through the circulation passage 121 The rotation drive unit 300 which is provided in 130 and rotates the driving shaft 320 is driven by the circulation of the working fluid accommodated in the oil chamber 130.

At least a part of the rotation drive unit 300 is provided in the oil chamber 130 to perform rotation according to the circulation of the working fluid accommodated in the oil chamber 130, and the rotation vane 310 and the rotation vane 310 The vane blade 312 of the rotary vane 310 provided in the oil chamber 130 by the working fluid circulating the closed circulation passage, including the driving shaft 320 that performs axial rotation by receiving the rotational force of Is rotated, and a vane body 311 provided on one side of the vane wing 312 and connected to the driving shaft 320 performs rotation of the vane wing 312 in parallel, and is concentric with the vane body 311 The driving shaft 320 connected in the axial direction performs axial rotation about the same axis as the rotation radius of the vane blade 312.

In addition, the main body 100 is formed in a shape in which one side of the housing 110 and the manifold block 120 is integrally connected and the other side is open, so that the other side of the oil chamber 130 is opened. The vane blade 312 of the rotating vane 310 is inserted and coupled to the side, and the main body 100 is a head cover that seals the oil chamber 130 on the other side of the open main body 100 ( 140).
At this time, the rotary vane 310 is inserted into the other side of the open oil chamber 130, and is rotated by the flow of the working fluid accommodated in the first and second rotary chambers 131 and 132. The vane blade 312 and the vane blade 312 and the driving shaft 320 are connected, and the rotational force of the vane blade 312 is measured by rotating the vane blade 312 and the driving shaft 320 in parallel. It is transmitted to the drive shaft 320.
In addition, in the manifold block 120, the hydraulic pump 210 is installed in a hollow inner space, and a circulation passage 121 communicating between the hydraulic pump 210 and the oil chamber 130 is formed, and the A part of one side of the manifold block 120 is recessed into the interior to contain the electric motor 220, and the rotation shaft 221 of the electric motor 220 is a driving gear of the hydraulic pump 210 in the internal space. It is connected with (211). At this time, the rotation shaft 221 of the electric motor 220 is a shaft bearing that is fixed and supported so as to be rotatable in the inner space of the manifold block 120 and the connection portion between the rotation shaft 221 and the hydraulic pump 210 It is preferable to further include a sealing member to prevent oil leakage.
In addition, the housing 110 of the main body 100 is provided on a contact surface with the head cover 140, and the operating fluid between the housing 110 and the head cover 140 from the oil chamber 130 It further includes a housing seal 111 to prevent oil leakage, and the head cover 140 is provided to surround the outer circumference of the vane body 311 of the rotating vane 310 to which the driving shaft 320 is connected. , A shaft seal provided between the head cover 140 and the vane body 311 to prevent oil leakage in the working fluid between the oil chamber 130 and the head cover 140 and the vane body 311 It is preferable to be configured to include (321). In addition, the head cover 140 is filled with lubricating oil according to the rotation of the vane body 311 between the outer surfaces of the vane body 311 to prevent the inflow of dust due to rotation of the vane body 311 By further including a seal 322, it is possible to secure airtightness at the coupling portion of the head cover 140.
In addition, the vane blade 312 of the rotating vane 310 further includes a vane seal 312a provided at an outer end contacting the inner surface of the housing 110 of the main body 100, It is preferable to maintain airtightness between the rotation chamber 131 and the second rotation chamber 132, and the vane seal 312a is friction with the inner surface of the housing 110 in contact with the rotation of the vane blade 312 It can be formed to have a durable material by.

The accumulator 400 prevents hydraulic pressure loss due to compression of the working fluid in the closed circulation channel according to the driving of the hydraulic pump 210, and compensates for the lost hydraulic pressure, so that the hydraulic pressure of the working fluid flowing through the closed circulation channel It is a configuration for increasing the efficiency of converting the delivery head delivered from the hydraulic pump 210 to the rotational force of the rotary vane 310 by mitigating the deviation.It is connected to the closed circulation channel so that the working fluid has a hydraulic pressure of a certain threshold or higher. At the time, a compression chamber 410 for introducing and storing the working fluid and a compression piston for compressing the working fluid stored in the compression chamber 410 and discharging the compressed working fluid to the oil chamber 130 with reduced pressure ( 420) and the compression chamber 410 are provided at the entrance and exit ends of the hydraulic pump 210 to communicate the discharge passage 430 from the hydraulic pump 210 and the compression chamber 410 to form a passage through which the working fluid is introduced and discharged. It may be configured to include an end cap 424, the compression piston 420 is a piston rod 421 that performs a linear motion in the longitudinal direction inside the compression chamber 410, the circumference of the piston rod 421 The piston seal 422 is coupled to surround the piston rod 421 to prevent leakage of the working fluid due to the driving of the piston rod 421 and is provided at the rear of the piston rod 421 to apply an elastic force to the piston rod 421 The elastic body 423 may be included, and the configuration and shape of the compression piston 420 of the accumulator 400 may be variously modified without departing from the gist of the present invention.
In addition, the manifold block 120 is discharged from the discharge passage 430 communicating the compression chamber 410 of the accumulator 400 and the hydraulic pump 210 and the compression chamber 410 of the accumulator 400 It is formed to further include a compensation flow path (440 and 450, shown in Figs. 4 and 5) formed to discharge the working fluid to the oil chamber 130, it is possible to form the closed circulation channel, the manifold block ( 120) is installed inside the discharge passage 430, the first compensation passage 440, and the second compensation passage 450, respectively, and a check to prevent the working fluid from flowing back to the hydraulic pump 210 It is preferable to further include a valve 122, and in this case, the first compensation channel 440 and the second compensation channel 450 are branched from the discharge channel 430 and are on the manifold block 120. In each of the first circulation passage (121a) or the second circulation passage (121b) and can form an independent flow path.
Here, the actuator 1000 of the present invention installs the accumulator 400 inside the main body 100 to form one body, the accumulator 400 is the vane body 311 of the rotating vane 310 ) Is installed inside, and can be connected to the discharge passage 430, the first compensation passage 440 and the second compensation passage 450 formed in the manifold block 120, and in more detail, the accumulator 400 Is disposed in a direction opposite to the electric motor with respect to the hydraulic pump 210, and the discharge passage 430 communicates with the oil chamber 130 from the entrance of the hydraulic pump 210. ) Is formed in a direction orthogonal to, the circulating hydraulic rotary actuator 1000 which is integrally formed and installed inside to alleviate the impact pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump 210 or the pulsation of the pump can be formed. .

Figure 4 is a longitudinal sectional view showing a rotary actuator according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a piping circuit diagram showing the flow of the working fluid for explaining the closed circulation passage of the rotary actuator according to an embodiment of the present invention 4 and 5, the rotation drive unit 300 is installed to be fixed inside the oil chamber 130, further comprising a fixed vane 330 for limiting the rotation of the rotation vane 310 , To partition the oil chamber 130. In more detail, the oil chamber 130 includes a first rotating chamber 131 and a second rotating chamber 132 by the vane blade 312 and the fixed vane 330 of the rotating vane 310 interposed therein. ).
In this case, the manifold block 120 corresponds to the first rotation chamber 131 or the second rotation chamber 132 from the hydraulic pump 210 and communicates with a first circulation passage 121a and a second circulation Including the flow path 121b, it is possible to form a closed circulation flow path through which the working fluid circulates the oil chamber 130 and the hydraulic pump 210.
At this time, the closed circulation flow path to the hydraulic pump 210-the first circulation passage (121a)-the first rotation chamber 131 and the hydraulic pump 210-the second circulation passage (121b)-the second rotation chamber (132). A flow path is formed, and the working fluid inside the first rotation chamber 131 or the second rotation chamber 132 divided according to the inflow and discharge directions of the working fluid from the hydraulic pump 210 is the hydraulic pump ( By inflow to 210 or discharge from the hydraulic pump 210, the vane blade 312 of the rotary vane 310 interposed in the oil chamber 130 is driven to rotate. That is, by circulating the working fluid filled in the first rotation chamber 131 and the second rotation chamber 132 to which the hydraulic pump 210 is connected, respectively, when the working fluid flows into the first rotation chamber 131, The pressure of the working fluid inside the first rotation chamber 131 is increased, and the second rotation chamber 132 is caused by a pressure difference between the working fluid inside the first rotation chamber 131 and the second rotation chamber 132. By being compressed, the vane blade 312 of the rotating vane 310 is rotated in the direction of the second rotating chamber 132 in which it is compressed.
Here, the fixed vane 330 limits the maximum rotation angle of the vane blade 312 of the rotating vane 310, and the circulation passage 121 is divided into a first rotation chamber 131 and a second rotation. It is preferable that the chamber 132 is disposed adjacent to the side in contact with the fixed vane 330 to provide hydraulic pressure at the maximum rotation angle of the vane blade 312.

In addition, the accumulator 400 communicates with the hydraulic pump 210 and the compression chamber 410 of the accumulator 400 in order to introduce a working fluid from the hydraulic pump 210, and the discharge passage 430 and the compression The first compensation flow path 440 formed to communicate with the chamber 410 and the first circulation flow passage 121a to discharge the compressed working fluid, and the compression chamber 410 and the second circulation flow passage 121b communicate with each other It may include a second compensation channel 450 that is formed to discharge the compressed working fluid, in which case the discharge channel 430, the first compensation channel 440 and the second compensation channel 440 are the accumulator ( 400), it may be formed in any one or more of the manifold block 120 or the vane body 311 to connect the hydraulic pump 210 and the oil chamber 130.
In addition, as shown in Figure 5, the manifold block 120 is formed to be branched from the circulation passage 121 communicating the hydraulic pump 210 and the oil chamber 130 to communicate with the oil chamber 130. A pressure reducing flow path 123 may be further included. At this time, a relief valve 124 that opens when the incoming working fluid is above a certain pressure is installed in the pressure reducing flow path 123 to operate discharged from the hydraulic pump 210. When the pressure of the fluid rises above a certain value, a part of the working fluid flowing through the circulation passage 121 flows into the pressure reducing passage 123 to reduce the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump 210 It is possible to constantly adjust the hydraulic pressure flowing through the closed circulation passage.
6 is a piping circuit diagram for explaining the flow of the working fluid according to the operation of the accumulator of the rotary actuator according to an embodiment of the present invention, with reference to Figs. 5 and 6, explaining the flow of the working fluid in the closed circulation channel I will do it.
When the hydraulic pump 210 of the hydraulic supply unit 200 is made of a gear pump, the drive gear driven by the power from the electric motor 220 and the driven gear are engaged, and the entrance through which the working fluid is introduced and discharged is the gear pump. In a direction orthogonal to the drive shaft of 210, the drive gear and the driven gear are arranged parallel to each other with respect to the meshing axis. That is, accordingly, the first circulation passage 121a and the second circulation passage 121b are arranged side by side on the same axis, and communicate with the first and second rotation chambers 131 and 132 respectively divided. Preferably, at this time, the decompression passage 123 is branched from the first circulation passage 121a arranged side by side, and the first relief valve 124a and the second decompression passage 123b, and the second circulation passage 121b , Branched from the first pressure reduction passage 123a and the second circulation passage 121b communicated to the second rotation chamber 132, the second relief valve 124b and the first pressure reduction passage 123a, the first circulation passage ( 121a), it may be configured to include a second pressure reducing passage (123b) communicated to the first rotation chamber 131.
In the actuator 1000 of the present invention according to the above-described configuration, when the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump 210 is less than or equal to the threshold set by the relief valve 124, the hydraulic pump 210 is the first When the working fluid is discharged through the circulation passage 121a, the discharged working fluid passes through the first circulation passage 121a and flows into the partitioned first rotation chamber 131, and at this time, the discharged working fluid flows into the second rotation chamber 132. The filled working fluid passes through the second circulation channel 121b and flows into the hydraulic pump 210, and the second rotation chamber 132 increases the pressure of the working fluid inside the first rotation chamber 131, The second rotation chamber 132 is compressed by a pressure difference between the internal working fluid of the first rotation chamber 131 and the second rotation chamber 132. At this time, the vane blade 312 of the rotating vane 310 is moved in the direction of the compressed second rotating chamber 132 and performs rotational driving.
Thereafter, overload, impact load, etc. are generated on the drive shaft 320 of the actuator 1000, so that the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump 210 exceeds the threshold value set by the relief valve 124. In this case, when the hydraulic pump 210 discharges the working fluid into the first circulation passage 121a, a part of the working fluid flowing through the first circulation passage 121a passes through the first circulation passage 121a. It flows into the branched first pressure reduction passage 123a, and communicates with the second pressure reduction passage 123b and the second rotation chamber 132 through the first relief valve 124a opened beyond a threshold value. By passing through the second circulation passage 121b and flowing into the second rotation chamber 132, the pressure of the working fluid may be reduced and the pressure of the working fluid flowing through the closed circulation passage may be constantly adjusted.
In addition, when an overload, an impact load, etc. is generated on the drive shaft 320 of the actuator 1000, and the working fluid connected to the closed circulation channel has a hydraulic pressure of a predetermined threshold or higher, the hydraulic pump 210 1 When the working fluid is discharged through the circulation passage 121a, a part of the working fluid is passed through the discharge passage 430 and the first check valve 122a in the hydraulic pump 210 to the compression chamber of the accumulator 400 It is introduced into 410, and the working fluid is pressurized by the elastic force by the elastic body 423, so that the pressure of the working fluid compressed inside the compression chamber 410 is the pressure of the working fluid inside the second circulation passage 121b When exceeding, the working fluid in the discharge passage 410 is discharged to the second circulation passage 121b through the third check valve 122c and the second compensation passage 450, and the second rotation chamber 132 and By flowing into the hydraulic pump 210, the amount of the working fluid contained in the oil chamber 130 is kept constant due to the internal leakage of the hydraulic pump 210, and the pressure reduction resulting from the decrease in the amount of the working fluid is compensated. do.
In addition, the circulating hydraulic rotary actuator 1000 of the present invention is installed in the electric motor 220 of the hydraulic supply unit 200, and the first encoder 222 observes the rotational speed of the electric motor 220 And a second encoder 323 connected to the driving shaft 320 to observe the rotational angular speed and rotational angle of the driving shaft 320, wherein the second encoder 323 It is provided at a coupling portion between the vane body 311 of the rotating vane 310 and the driving shaft 320 and may be configured to observe the rotating vane 310 or the driving shaft 320. At this time, the structure and position according to the installation of the first encoder 222 and the second encoder 323 may be variously modified without departing from the gist of the present invention.
That is, the actuator 1000 controls the electric motor 220 to control the flow of the working fluid inside the actuator 1000, and ultimately controls the rotation of the drive shaft 320. In more detail, the actuator 1000 of the present invention is installed on the first rotation chamber 131 and the second rotation chamber 132, and pressure sensors 133a and 133b for measuring internal pressure and the first encoder (222), the second encoder 323 and the measured value of the pressure sensor 133 may be transmitted to the control unit 500 to control the rotational speed of the electric motor 220 may be further included.
The control unit 500 considers the pressure difference of the oil chamber 130, the discharge head of the hydraulic pump 210, the rotation angle of the rotation vane 310, and the rotation angle and rotation angular speed of the drive shaft 320. A configuration for controlling the electric motor 220, which is provided on the outer surface of the main body 100 of the actuator 1000 or on the controller of the manipulator 10 on which the actuator 1000 is installed, the pressure sensor of the actuator 1000 It may be formed to be connected to 133 and the encoders (222, 323).

The circulating hydraulic rotary actuator 1000 of the present invention uses a check valve 122, a relief valve 124, and an accumulator 400 installed in a closed circulation passage formed in the manifold block 120 to configure the actuator 1000. The installation space between the elements was optimized, and in consideration of fluid behavior such as the pressure and pressure difference of the working fluid to be filled in, an actuator 1000 with miniaturization and high output was developed. ) Prevents safety problems due to damage or leakage of the existing hydraulic hose connected to the outside by forming a closed circulation passage that does not require additional supply and discharge of hydraulic pressure and circulates the working fluid contained therein. An external oil tank for supply and a hydraulic pump are integrated to provide a circulation hydraulic rotary actuator 1000 with increased ease of installation of the actuator 1000.

The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

10 : 매니퓰레이터(로봇 팔)
11 : 구동로드
1000 : 순환 유압식 로터리 액추에이터
100 : 메인바디
110 : 하우징 111 : 하우징씰
120 : 매니폴드블록
121 : 순환유로
121a : 제1순환유로 121b : 제2순환유로
122 : 체크밸브 122a : 제1체크밸브
122b : 제2체크밸브 122c : 제3체크밸브
123 : 감압유로 123a : 제1감압유로
123b : 제2감압유로
124 : 릴리프밸브 124a : 제1릴리프밸브
124b : 제2릴리프밸브
130: 오일챔버
131 : 제1회전챔버 132 : 제2회전챔버
133 : 압력센서 133a : 제1압력센서
133b : 제2압력센서
140 : 헤드커버
200 : 유압공급부
210 : 유압펌프, 기어펌프
211 : 구동기어 212 : 피동기어
220 : 전기모터
221 : 회전축 222 : 제1엔코더
300 : 회전구동부
310 : 회전베인 311 : 베인몸체
312 : 베인날개 312a :베인씰
320 : 구동샤프트 321 : 샤프트씰
322 : 더스트씰 323 : 제2엔코더
330 : 고정베인
400 : 어큐뮬레이터
410 : 압축챔버 420 : 압축피스톤
421 : 피스톤로드 422 : 피스톤씰
423 : 탄성체 424 : 앤드캡
430 : 배출유로 440 : 제1보상유로
450 : 제2보상유로
500 : 제어부10: manipulator (robot arm)
11: driving rod
1000: circulating hydraulic rotary actuator
100: main body
110: housing 111: housing seal
120: manifold block
121: circulation passage
121a: first circulation passage 121b: second circulation passage
122: check valve 122a: first check valve
122b: second check valve 122c: third check valve
123: pressure reducing flow path 123a: first pressure reducing flow path
123b: 2nd pressure reduction flow path
124: relief valve 124a: first relief valve
124b: second relief valve
130: oil chamber
131: first rotation chamber 132: second rotation chamber
133: pressure sensor 133a: first pressure sensor
133b: second pressure sensor
140: head cover
200: hydraulic supply unit
210: hydraulic pump, gear pump
211: drive gear 212: driven gear
220: electric motor
221: rotation shaft 222: first encoder
300: rotation drive unit
310: rotating vane 311: vane body
312: vane wing 312a: vane seal
320: drive shaft 321: shaft seal
322: dust seal 323: second encoder
330: fixed vane
400: accumulator
410: compression chamber 420: compression piston
421: piston rod 422: piston seal
423: elastic body 424: end cap
430: discharge passage 440: first compensation passage
450: 2nd compensation euro
500: control unit

Claims

A main body in which an oil chamber for accommodating the working fluid is formed;
A hydraulic pressure supply unit provided inside the main body to circulate the working fluid accommodated in the oil chamber; And
A rotation driving unit including at least a portion of a rotation vane provided in the oil chamber to perform rotation according to circulation of the working fluid accommodated in the oil chamber, and a driving shaft configured to perform axial rotation by receiving the rotational force of the rotation vane;
Including,
A circulation hydraulic rotary actuator, characterized in that the working fluid forms a closed circulation passage through which the oil chamber and the hydraulic supply unit circulate.

The method of claim 1,
The main body includes a manifold block having a hollow inner space and a housing surrounding the outside of the manifold block, forming an oil chamber filled with a working fluid between the outer surface of the manifold block and the inner surface of the housing. Circulating hydraulic rotary actuator, characterized in that.

The method of claim 2,
The rotation drive unit is installed to be fixed inside the oil chamber, further comprising a fixed vane for limiting the rotation of the rotary vane,
The oil chamber is divided into a first rotating chamber and a second rotating chamber by the rotating vanes and fixed vanes interposed therein,
Circulation hydraulic rotary actuator, characterized in that forming the closed circulation passage for circulating the first rotation chamber and the second rotation chamber by the hydraulic supply unit.

The method of claim 3,
The hydraulic supply unit further comprises a hydraulic pump provided in the inner space of the manifold block to circulate the working fluid accommodated in the oil chamber,
The manifold block further comprises a first circulation passage and a second circulation passage respectively formed to communicate with the hydraulic pump and the first rotation chamber or the second rotation chamber,
Circulating hydraulic rotary actuator, characterized in that the working fluid forms a closed circulation passage through which the oil chamber and the hydraulic pump circulate.

The method of claim 4,
An accumulator connected to the hydraulic pump and including a compression chamber for storing the working fluid introduced from the hydraulic pump and a compression piston for compressing the working fluid stored in the compression chamber;
Including more,
A circulation hydraulic rotary actuator, characterized in that circulating the working fluid to compensate for a reduced hydraulic pressure of either the first rotation chamber or the second rotation chamber.

The method of claim 5,
The manifold block,
A discharge passage formed to communicate the hydraulic pump and the compression chamber, a first compensation passage formed to communicate with the compression chamber and the first circulation passage to discharge the compressed working fluid, and the compression chamber and the second circulation passage Including a second compensation flow path formed to communicate with and discharge the compressed working fluid,
A circulation hydraulic rotary actuator, characterized in that the working fluid forms a closed circulation passage through which the oil chamber, the hydraulic pump, and the accumulator are circulated.

The method of claim 6,
The manifold block further comprises a check valve installed in the discharge passage, the first compensation passage, and the second compensation passage, respectively, to prevent reverse flow of the working fluid to the hydraulic pump.

The method of claim 5,
The main body is formed in a shape in which one side of the housing and the manifold block are integrally connected and the other side is open,
A head cover coupled to the other side of the open main body to seal the oil chamber inside the main body,
Circulation hydraulic rotary actuator, characterized in that it further comprises.

The method of claim 8,
The rotary vane is inserted into the other side of the opened oil chamber and rotated by the flow of the working fluid in the first and second rotary chambers, and connects the vane wing and the drive shaft. Including a vane wing and a vane body rotating in parallel with the driving shaft,
The accumulator is installed inside the vane body and is connected to the manifold block.

The method of claim 9,
The housing of the main body further comprises a housing seal provided on a contact surface with the head cover to prevent leakage of working fluid from the oil chamber between the housing and the head cover. .

The method of claim 9,
The head cover is provided to surround the driving shaft connected to the vane body of the rotating vane,
And a shaft seal provided between the head cover and the drive shaft to prevent leakage of a working fluid from the oil chamber between the head cover and the drive shaft.

The method of claim 4,
The manifold block is a decompression flow passage formed to be branched from a circulation passage communicating the hydraulic pump and the oil chamber to communicate with the oil chamber, and
A relief valve installed in the pressure reducing flow path and opened when the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump exceeds a predetermined pressure or more, and reducing the pressure of the discharged working fluid,
Circulation hydraulic rotary actuator, characterized in that forming a closed circulation flow path including the oil chamber, circulation flow path, hydraulic pump and pressure reducing flow path

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The method of claim 12,
The hydraulic pump is composed of a drive gear provided to engage with each other in the inner space and a gear pump that discharges a working fluid introduced by rotation of the driven gear,
The hydraulic supply unit is provided inside the main body, and a rotation shaft is an electric motor connected to rotate the driving gear of the gear pump provided in the inner space of the manifold block, characterized in that it comprises a circulating hydraulic rotary actuator. .

The method of claim 4,
The hydraulic supply unit further comprises an electric motor provided inside the main body and connected to provide a driving force of the hydraulic pump.

The method of claim 15,
The actuator,
A first encoder installed on the electric motor to observe a rotational speed of the electric motor on a rotating shaft, and
It is connected to the drive shaft, further comprising a second encoder for observing the rotational angular speed and the rotational angle of the drive shaft,
By controlling the rotational speed of the electric motor, circulating hydraulic rotary actuator, characterized in that to adjust the rotational angular speed and the rotational angle of the drive shaft.