KR102627138B1 - 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기 - Google Patents

모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기 Download PDF

Info

Publication number
KR102627138B1
KR102627138B1 KR1020210177617A KR20210177617A KR102627138B1 KR 102627138 B1 KR102627138 B1 KR 102627138B1 KR 1020210177617 A KR1020210177617 A KR 1020210177617A KR 20210177617 A KR20210177617 A KR 20210177617A KR 102627138 B1 KR102627138 B1 KR 102627138B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
gear
motor module
actuator
motor
Prior art date
Application number
KR1020210177617A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230089186A (ko
Inventor
오세훈
김준영
윤원범
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
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 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR1020210177617A priority Critical patent/KR102627138B1/ko
Publication of KR20230089186A publication Critical patent/KR20230089186A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102627138B1 publication Critical patent/KR102627138B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 외부에서 인가되는 전원으로 회전축을 회전시켜 회전력을 발생하는 모터모듈; 상기 모터모듈의 상부에 적층되면서 상기 모터모듈의 회전축과 입력측이 연결되어, 상기 모터모듈에서 인가된 토크를 증폭하여 출력측으로 증폭된 토크를 출력하고, 상기 모터모듈에서 인가된 토크와 외부에서 작용하는 토크로 인해 기어하우징이 회전할 수 있는 기어모듈; 하측에 상기 모터모듈을 내장하면서 상기 모터모듈과 결합하고, 대향진 상측에 상기 기어모듈을 내장 가능하면서 상기 기어모듈과 결합하며, 반발 토크 및 외부에서 인가되는 외력에 의해 변형되는 탄성부재; 상기 모터모듈 및 기어모듈이 내장된 탄성부재를 내부에 수용하면서 하측은 상기 모터모듈의 주변과 결합되고, 대향진 상측은 상기 기어모듈이 회전가능하게 연결되는 로드케이스; 및 중앙에 관통홀이 형성된 환상으로, 상기 관통홀을 통해 상기 기어모듈의 출력측을 외부로 노출시키면서 상기 로드케이스의 상측단에 결합되는 커버;를 포함하고, 상기 커버의 면적을 따라 복수 개의 강성 전환용 잠금홀을 형성하고, 상기 강성 전환용 잠금홀을 통해 볼트가 기어모듈의 기어하우징에 체결되면 강성 구동기로 전환되도록 하여, 탄성 구동기를 이루는 개별 구성요소(모터모듈, 기어모듈, 탄성부재, 로드케이스, 커버)가 각각 독립된 개별 모듈을 조립하는 형태로 이루어져 있어, 특정 모듈을 모니터링할 시, 다른 모듈을 건드리지 않아도 되므로, 구동기의 유지 보수가 용이하고, 개별 모듈과 연결부위에 배치되는 크로스 롤러 베어링의 구조로 인해 구동기가 구조적으로 동심이 유지 및 보장되어 조립이 용이하며, 축 회전 방향을 제외한 방향으로부터 인가되는 힘과, 토크로부터 탄성부재가 영향을 받지 않아, 구동기의 효율 극대화 및 외력 추정의 정밀도와 정확성이 확보되며, 부품 교체 혹은 탄성 구동기의 해제과정 없이 탄성 구동기에서 일반적인 고강성 구동기로 전환 가능하여, 구동기의 용도 확장성이 향상되는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기를 제공한다.

Description

모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기{Assembled elastic actuator with interchangeable modules}
본 발명은 탄성 구동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 구성요소를 독립적으로 분해할 수 있도록 각각의 구성요소를 모듈화하여, 각 구성요소의 보수 및 교체를 요할 경우 구동기 전체를 분해할 필요 없이 해당 구성요소만을 교체할 수 있도록 한 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기에 관한 것이다.
일반적으로 직렬 탄성 구동기(SEA: Series Elastic Actuator)는 일반적으로 모터와 같은 동력원의 구동축에 소정의 탄성체를 직렬로 연결한 구동기이다.
결합된 탄성체로 인해 구동기가 외력에 유연하게 적응할 수 있고, 탄성체의 변위 를 측정하면 구동기의 토크를 알아낼 수 있어, 이를 구동기의 피드백 제어에 활용할 수 있다.
이러한 탄성 구동기는 각 요소를 독립적으로 분해할 수 없기 때문에, 각 요소의 보수 및 교체를 요하는 경우 전체 조립품을 분해해야 하는 문제점이 있었다.
종래의 탄성 구동기들은 구동장치를 구성하기 위해 필요한 여러 구성요소들을 하나의 설계, 제작, 조립 과정을 통해 구동기를 제작하기 때문에 구동기의 유지보수를 위해서는 전체 구동기를 해체해야 하는 등, 유지보수 과정이 복잡할 뿐만 아니라, 구동기 사양을 변경하기 위해서는 새로이 모든 요소를 설계해야 하여 비경제적이었다.
종래기술로는 등록특허 제10-1905321호(2018.09.28)를 참조할 수 있다.
본 발명은 탄성 구동기를 이루는 개별 구성요소(모터모듈, 기어모듈, 탄성부재, 로드케이스, 커버)가 각각 독립된 개별 모듈을 조립하는 형태로 이루어져 있어, 특정 모듈을 모니터링할 시, 다른 모듈을 건드리지 않아도 되므로, 구동기의 유지 보수가 용이하고, 개별 모듈과 연결부위에 배치되는 크로스 롤러 베어링의 구조로 인해 구동기의 동심이 유지되며, 축 회전 방향을 제외한 방향으로부터 인가되는 힘과, 토크로부터 탄성부재가 영향을 받지 않아, 구동기의 효율 극대화 및 외력 추정의 정밀도와 정확성이 확보되며, 부품 교체 혹은 탄성 구동기의 해제과정 없이 탄성 구동기에서 일반적인 고강성 구동기로 전환되는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기는 외부에서 인가되는 전원으로 회전축을 회전시켜 회전력을 발생하는 모터모듈; 상기 모터모듈의 상부에 적층되면서 상기 모터모듈의 회전축과 입력측이 연결되어, 상기 모터모듈에서 인가된 토크를 증폭하여 출력측으로 증폭된 토크를 출력하고, 상기 모터모듈에서 인가된 토크와 외부에서 작용하는 토크로 인해 기어하우징이 회전할 수 있는 기어모듈; 하측에 상기 모터모듈을 내장 가능하면서 상기 모터모듈과 결합하고, 대향진 상측에 상기 기어모듈을 내장하면서 상기 기어모듈과 결합하며, 반발 토크 및 외부에서 인가되는 외력에 의해 변형되는 탄성부재; 상기 모터모듈 및 기어모듈이 내장된 탄성부재를 내부에 수용하면서 하측은 상기 모터모듈의 주변과 결합되고, 대향진 상측은 상기 기어모듈이 회전가능하게 연결되는 로드케이스; 및 중앙에 관통홀이 형성된 환상으로, 상기 관통홀을 통해 상기 기어모듈의 출력측을 외부로 노출시키면서 상기 로드케이스의 상측단에 결합되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 그 면적을 따라 복수 개의 강성 전환용 잠금홀을 형성하고, 상기 강성 전환용 잠금홀을 통해 잠금부재를 기어모듈의 기어하우징에 체결하면 강성 구동기로 전환시킨다.
이때 본 발명에 따른 상기 모터모듈은 그 하측에 지름방향으로 결합플랜지를 연장 형성하고, 상기 결합플랜지가 상기 탄성부재의 하측과 상기 로드케이스의 하측이 볼트 체결로 결합된다.
그리고 본 발명에 따른 상기 기어모듈은 상기 탄성부재의 상측과 볼트 체결로 결합되는 것이 바람직하다.
여기서 본 발명에 따른 상기 기어모듈의 기어하우징은 상기 모터모듈에서 인가되는 토크와 외부에서 인가되는 토크에 의해 중심을 축으로 회전 가능하게, 그 하측이 상기 모터모듈의 모터모듈하우징과 제1 크로스 롤러 베어링으로 연결되는 것이 바람직하다.
이때 본 발명에 따른 상기 기어모듈은 상기 모터모듈과 제1 크로스 롤러 베어링으로 연결되어, 위치결정 및 동심을 이루는 구조이다.
또한, 본 발명에 따른 상기 기어모듈의 기어하우징은 상기 로드케이스의 상측에서 중심을 축으로 회전 가능하게, 그 외주변이 상기 로드케이스의 상측 내면과 제2 크로스 롤러 베어링으로 연결되고, 상기 제2 크로스 롤러 베어링에 의해 상기 기어모듈의 수직방향 변위를 제한하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 상기 기어모듈의 출력측은 상기 기어모듈의 기어하우징에서 중심을 축으로 회전 가능하게, 상기 기어하우징의 내면과 제3 크로스 롤러 베어링으로 연결되는 것이 바람직하다.
더불어 본 발명에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기는 상기 모터모듈, 기어모듈 및 로드케이스를 상호 물리적으로 결합시키는 고정 연결부를 포함한다.
삭제
본 발명에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기는 다음과 같은 효과를 가진다.
탄성 구동기를 이루는 개별 구성요소(모터모듈, 기어모듈, 탄성부재, 로드케이스, 커버)의 간단한 교체 과정을 통해 구동기의 스펙을 쉽게 바꿀 수 있어, 사용자 및 개발자의 요구에 맞는 구동기 개발 및 선정이 용이하며, 탄성 구동기의 스펙 변경 시, 전체 구동기를 교체할 필요 없이 해당 개별 모듈만을 교체하므로 종래의 구동기보다 매우 경제적인 이점을 가진다.
탄성 구동기를 이루는 개별 구성요소(모터모듈, 기어모듈, 탄성부재, 로드케이스, 커버)가 각각 독립된 개별 모듈을 조립하는 형태로 이루어져 있어, 특정 모듈을 모니터링할 시, 다른 모듈을 건드리지 않아도 되므로, 구동기의 유지 보수가 용이한 이점을 가진다.
개별 모듈과 연결부위에 배치되는 크로스 롤러 베어링의 구조로 인해 구동기의 동심이 유지되며, 축 회전 방향을 제외한 방향으로부터 인가되는 힘과, 토크로부터 탄성부재가 영향을 받지 않아, 구동기의 효율 극대화 및 외력 추정의 정밀도와 정확성이 확보되는 이점을 가진다.
부품 교체 혹은 탄성 구동기의 해제과정 없이 탄성 구동기에서 일반적인 고강성 구동기로 전환 가능하여, 구동기의 용도 확장성이 향상되는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 구성요소들을 분해한 상태를 보인 참고도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 평면을 보인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 구성요소 중 커버와, 기어모듈, 로드케이스가 결합되는 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 구성요소 중 모터모듈의 단면을 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 구성요소 중 기어모듈의 단면을 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 일부분을 절개한 상태를 보인 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기의 실시 상태를 보인 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 구동기를 이루는 구성요소들(모터, 기어, 스프링)을 개별 모듈로써 독립적으로 설계, 제작, 조립하고 개별 모듈들을 재차 조립할 수 있는 구동기 구조로 제공하여, 이를 통해 구동기의 유지보수 과정을 간결하게 할 수 있으며, 또한 개별 모듈을 독립적으로 수정하여 구동기의 사양을 자유롭게 변경할 수 있어 경제성과 용도 확장성을 확보한 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구동기(100)는 모터모듈(110), 기어모듈(120), 탄성부재(130), 로드케이스(140), 및 커버(150)를 포함하는데, 먼저 상기 모터모듈(110)는 외부에서 인가되는 전원으로 회전축(112)을 회전시켜 회전력을 발생한다.
이때 상기 모터모듈(110)는 내부에 공간을 갖는 모터하우징(111)의 내부에 회전축(112)을 구비하는 회전모터(rotary motor), 유압모터(hydraulic motor) 또는 이들의 조합하여 구비할 수 있다.
여기서 상기 회전축(112)은 동심 구성을 위해 2개의 볼베어링을 구비하는데 상기 볼베어링들은 상기 회전축(112)의 상, 하측에 각각 구비되어, 상기 모터모듈(110)의 모터하우징(111)으로 상기 회전축(112)이 동심 구조를 이룬다.
또한, 상기 모터모듈(110)은 그 하측에 지름방향으로 결합플랜지(113)를 연장 형성하는데, 상기 결합플랜지(113)에는 상기 탄성부재(130) 및 로드케이스(140) 각각의 하단이 볼트로 결합 고정된다.
그리고 상기 기어모듈(120)은 상기 모터모듈(110)의 회전축(112)과 입력측(122)이 연결되고, 상기 모터모듈(110)에서 인가된 회전력을 증폭하여 출력측(123)으로 출력한다.
이때 상기 기어모듈(120)은 기어하우징(121)의 내부에 구비된 기어들에 의해 그 회전력이 증폭되는데, 상기 기어들은 감속기어(reduction gear)일 수 있다.
일례로 감속 기어는 입력측(122)으로 차동기어를 포함할 수 있고, 차동기어는 유성 기어(planetary gear), 하모닉 기어(harmonic gear), 사이클로이드 기어(cycloid gear)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 기어모듈(120)은 상기 모터모듈(110)의 상측에 위치하여, 상기 기어모듈(120)의 입력측(122)과 상기 모터모듈(110)의 회전축(112)이 동심을 이루면서 직렬로 연결되는 것이 바람직하고, 상기 기어모듈(120)은 그 하측이 상기 모터모듈(110)의 회전축(112) 주변에 연장형성된 버를 따라 회전 가능하게 제1 크로스 롤러 베어링(210)으로 연결되어, 상기 모터모듈(110)와 기어모듈(120)의 상하 위치 결정력과 두 모듈 간의 동심을 확보하고, 외부 혹은 내부에서 발생하는 토크 방향에 수직하는 힘들로부터의 영향을 방지할 수 있는 디커플링(decoupling)을 이룬다.
그리고 상기 기어모듈(120)의 출력측(123)은 휠 형태로, 상기 기어하우징(121)의 상부 중앙에 위치하며, 상기 기어모듈(120)의 출력측(123)은 상기 기어모듈(120)의 기어하우징(121) 내면을 따라 회전 가능하게 제3 크로스 롤러 베어링(230)으로 연결되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 기어모듈(120)의 기어하우징(121)은 출력측(123)이 상기 모터모듈의 상측에서 축 회전 방향으로만 떠 있는 것처럼 구비되어, 자유회전이 가능하다.
그리고 상기 탄성부재(130)는 하측에 상기 모터모듈(110)이 내장되면서 연결되고, 대향진 상측에 상기 기어모듈(120)이 내장되면서 연결되며, 반발토크 및 외부에서 인가되는 외력에 의해 변형된다.
이때 상기 탄성부재(130)는 중공형을 이루는 것이 바람직한데, 도면을 참조한 일례로는 상기 모터모듈(110)의 상부에 위치하는 상기 기어모듈(120)을 탄성적으로 지지하도록, 상측프레임(131)과, 하측프레임(132)과, 탄성체(133)를 포함한다.
상기 탄성부재(130)를 보다 상하게 살펴보면, 상기 탄성부재(130)는 상기 상측프레임(131)과, 하측프레임(132)과, 탄성체(133)의 조합에 의해 전체적인 형상이 보빈(bobbin)형태를 이룬다.
여기서 상기 상측프레임(131) 및 하측프레임(132) 각각은 원형의 링 형태를 이루고, 상기 상측프레임(131)은 상기 하측프레임(132)과 일정높이를 두고 이격 배치된다.
상기 상측프레임(131) 및 하측프레임(132)의 둘레를 따라 복수 개의 탄성체(133)가 구비되는데, 상기 복수 개의 탄성체(133)는 상하 수직선상으로 길이를 가지고, 상기 상측프레임(131)의 주변을 따라 상단이 일체로 연결되며, 상기 하측프레임(132)의 주변을 따라 하단이 일체로 연결된다.
또한, 상기 탄성부재(130)의 하측프레임(132)은 상기 모터모듈(110)의 하측에서 지름방향으로 연장 형성된 결합플랜지(113)에 볼트 체결로 결합하여 고정되고, 상기 탄성부재(130)의 상측프레임(131)은 상기 기어모듈(120)의 기어하우징(121)과 볼트 체결로 결합하여 고정된다.
이때 상기 탄성부재(130)는 상기 모터모듈(110)을 기준으로 상기 기어하우징(121)의 회전에 의해 수직방향을 축으로 뒤틀려 변형이 이루어진다.
따라서 상기 탄성부재(130)는 반발토크 및 외부에서 가해지는 외력에 의해 상기 기어하우징(121)이 회전하게 되면, 상기 탄성부재(130)가 변형되어 변위되므로, 그 변위를 기반으로 토크 측정이 가능하다.
그리고 상기 로드케이스(140)는 상기 모터모듈(110) 및 기어모듈(120)이 내장된 탄성부재(130)를 내부에 수용하면서 하측은 상기 모터모듈(110)의 주변과 연결되고, 대향진 상측은 상기 기어모듈(120)의 주변과 연결된다.
이때 상기 로드케이스(140)는 내부가 중공인 관상으로, 상기 중공의 내부에 상기 모터모듈(110) 및 기어모듈(120)이 연결된 탄성부재(130)를 수용한다.
여기서 상기 로드케이스(140)의 하단은 상기 모터모듈(110)의 하측에서 지름방향으로 연장 형성된 결합플랜지(113)에 볼트 체결로 결합하여 고정되고, 상기 로드케이스(140)는 그 상측 내면이 상기 기어모듈(120)의 기어하우징(121) 외주변과 제2 크로스 롤러 베어링(220)으로 연결되어, 상기 기어하우징(121)이 상기 로드케이스(140)의 상측 내면을 따라 회전 가능하게 된다.
따라서 상기 기어하우징(121)은 상기 로드케이스(140)에 구애받지 않고, 반발토크 및 외부에서 가해지는 외력에 의해 변형될 수 있다.
또한, 상기 모터모듈(110), 기어모듈(120) 및 로드케이스(140) 각각에는 고정 연결부(미부호)를 형성하는데, 상기 고정 연결부에 구비되는 제1, 제2 크로스 롤러 베어링(210, 220)를 통해 상기 모터모듈(110), 기어모듈(120) 및 로드케이스(140)는 상호 물리적으로 결합되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 커버(150)는 중앙에 관통홀이 형성된 환상으로, 상기 관통홀을 통해 상기 기어모듈(120)의 출력측(123)을 외부로 노출시키면서 상기 로드케이스(140)의 상측단에 결합된다.
이때 상기 커버(150)는 상기 로드케이스(140)의 상측단에 볼트 체결로 결합 고정된다.
또한, 상기 커버(150)의 면적을 따라 복수 개의 강성 전환용 잠금홀(151)을 형성하고, 상기 강성 전환용 잠금홀(151)을 통해 잠금부재(160)가 상기 기어하우징(121)에 체결되면 탄성 구동기가 강성 구동기로 전환된다.
따라서 상기 커버(150)에 형성된 강성 전환용 잠금홀(151)에는 볼트와 같은 잠금부재(160)가 체결되는데 상기 강성 전환용 잠금홀(151)을 잠금부재(160)가 체결되면, 본 발명에 따른 탄성 구동기는 고강성 구동기로 전환되어, 고속, 고정밀 모션 구동기로써의 역할을 수행할 수 있고, 상기 강성 전환용 잠금홀(151)을 체결하지 않으면, 탄성 구동기(저속, 유연동작)의 역할을 수행할 수 있다.
도 1과 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 탄성 구동기의 실시를 살펴보면 다음과 같다.
상기 모터모듈(110)의 결합플랜지(113)만을 로드케이스(140)에 고정된 경우, 상기 모터모듈(110)에서 발생하는 가동 토크는 기어모듈(120)의 입력측으로 전달되어 증폭된다.
하지만, 상기 탄성부재(130)의 상측프레임(131) 또는 하측프레임(132)이 기어하우징과 결합플랜지(113)에 모두 고정되어 장착되지 않거나, 상기 탄성부재(130)가 파손되는 경우 상기 기어모듈(120)이 로드케이스(140)에 연결되지 않아, 상기 기어모듈(120)이 상기 모터모듈(110)의 상측에서 부유(float)한 상태가 되어, 상기 모터모듈(110)의 동력이 기어모듈(120)을 통해 출력으로 기어하우징(121)이 자유롭게 회전할 수 있게 되어 모터모듈(110)의 동력이 전달되지 않고 로드측으로 전달되지 않는다.
그리고 상기 로드케이스(140)와 고정되어 있는 커버(150)의 강성 전환용 잠금홀(151)에 잠금부재(160)를 통해 기어하우징(121)을 고정하지 않을 경우, 상기 기어모듈(120)과 탄성부재(130)를 기어하우징(121)과 상측프레임(131)을 통해 연결, 탄성부재(130)와 로드케스(140)가 결합플랜지(113)를 통해 연결하여, 상기 탄성부재(130)로 인해 상기 기어모듈(120)은 모터하우징(111), 로드케이스(140)로부터 탄성을 가진 상태로 고정된다.
상기 탄성부재(130)로 인해 모터의 입력은 출력으로 전달되고 전달력은 기어모듈의 주변이 스프링 변위만큼 회전되어 측정된다.
또한, 상기 커버(150)의 강성 전환용 잠금홀(151)에 잠금부재(160)의 체결로, 상기 기어모듈(120)의 기어하우징(121)을 고정한 경우, 상기 기어모듈(120)이 탄성을 가지지 않은 채로 고정되어, 탄성구동기(100)가 고강성 구동기로 전환된다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구동기(100)는 토크를 측정하는 장점과 내제된 탄성으로 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있지만, 고강성 구동기가 필요할 경우, 커버(150)에 형성된 강성 전환용 잠금홀(151)을 통해 잠금부재(160)의 체결로 기어하우징(121)을 로드케이스(140)에 고정시켜, 목적에 따라 간단하게 구동기의 구동형태를 변경하여 사용할 수 있다.
그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구동기(100)는 탄성 구동기를 이루는 개별 구성요소(모터모듈, 기어모듈, 탄성부재, 로드케이스, 커버)의 간단한 교체 과정을 통해 구동기의 스펙을 쉽게 바꿀 수 있어, 사용자 및 개발자의 요구에 맞는 구동기 개발 및 선정이 용이하며, 탄성 구동기의 스펙 변경 시, 전체 구동기를 교체할 필요 없이 해당 개별 모듈만을 교체하므로 종래의 구동기보다 매우 경제적인 이점을 가진다.
탄성 구동기를 이루는 개별 구성요소(모터모듈, 기어모듈, 탄성부재, 로드케이스, 커버)가 각각 독립된 개별 모듈을 조립하는 형태로 이루어져 있어, 특정 모듈을 모니터링할 시, 다른 모듈을 건드리지 않아도 되므로, 구동기의 유지 보수가 용이한 이점을 가진다.
개별 모듈과 연결부위에 배치되는 크로스 롤러 베어링의 구조로 인해 구동기의 동심이 유지되며, 축 회전 방향을 제외한 방향으로부터 인가되는 힘과, 토크로부터 탄성부재가 영향을 받지 않아, 구동기의 효율 극대화 및 외력 추정의 정밀도와 정확성이 확보되는 이점을 가진다.
부품 교체 혹은 탄성 구동기의 해제과정 없이 탄성 구동기에서 일반적인 고강성 구동기로 전환 가능하여, 구동기의 용도 확장성이 향상되는 이점을 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 탄성 구동기 110: 모터모듈
111: 모터하우징 112: 회전축
113: 결합플랜지 120: 기어모듈
121: 기어하우징 122: 입력측
123: 출력측 130: 탄성부재
131: 상측프레임 132: 하측프레임
133: 탄성체 140: 로드케이스
150: 커버 151: 강성 전환용 잠금홀
160: 잠금부재
210: 제1 크로스 롤러 베어링 220: 제2 크로스 롤러 베어링
230: 제3 크로스 롤러 베어링

Claims (9)

  1. 외부에서 인가되는 전원으로 회전축을 회전시켜 회전력을 발생하는 모터모듈;
    상기 모터모듈의 상부에 적층되면서 상기 모터모듈의 회전축과 입력측이 연결되어, 상기 모터모듈에서 인가된 토크를 증폭하여 출력측으로 증폭된 토크를 출력하고, 상기 모터모듈에서 인가된 토크와 외부에서 작용하는 토크로 인해 기어하우징이 회전할 수 있는 기어모듈;
    하측에 상기 모터모듈을 내장 가능하면서 상기 모터모듈과 결합하고, 대향진 상측에 상기 기어모듈을 내장하면서 상기 기어모듈과 결합하며, 반발 토크 및 외부에서 인가되는 외력에 의해 변형되는 탄성부재;
    상기 모터모듈 및 기어모듈이 내장된 탄성부재를 내부에 수용하면서 하측은 상기 모터모듈의 주변과 결합되고, 대향진 상측은 상기 기어모듈이 회전가능하게 연결되는 로드케이스; 및
    중앙에 관통홀이 형성된 환상으로, 상기 관통홀을 통해 상기 기어모듈의 출력측을 외부로 노출시키면서 상기 로드케이스의 상측단에 결합되는 커버;를 포함하고,
    상기 커버는
    그 면적을 따라 복수 개의 강성 전환용 잠금홀을 형성하고, 상기 강성 전환용 잠금홀을 통해 잠금부재를 기어모듈의 기어하우징에 체결하면 강성 구동기로 전환시키는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터모듈은
    그 하측에 지름방향으로 결합플랜지를 연장 형성하고,
    상기 결합플랜지가 상기 탄성부재의 하측과 상기 로드케이스의 하측이 볼트 체결로 결합되는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기어모듈은
    상기 탄성부재의 상측과 볼트 체결로 결합되는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기어모듈의 기어하우징은
    상기 모터모듈에서 인가되는 토크와 외부에서 인가되는 토크에 의해 중심을 축으로 회전 가능하게, 그 하측이 상기 모터모듈의 모터모듈하우징과 제1 크로스 롤러 베어링으로 연결되는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기어모듈은
    상기 모터모듈과 제1 크로스 롤러 베어링으로 연결되어, 위치결정 및 동심을 이루는 구조인 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기어모듈의 기어하우징은
    상기 로드케이스의 상측에서 중심을 축으로 회전 가능하게, 그 외주변이 상기 로드케이스의 상측 내면과 제2 크로스 롤러 베어링으로 연결되고, 상기 제2 크로스 롤러 베어링에 의해 상기 기어모듈의 수직방향 변위를 제한하는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기어모듈의 출력측은
    상기 기어모듈의 기어하우징에서 중심을 축으로 회전 가능하게, 상기 기어하우징의 내면과 제3 크로스 롤러 베어링으로 연결되는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터모듈, 기어모듈 및 로드케이스를 상호 물리적으로 결합시키는 고정 연결부;를 포함하는 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기.
  9. 삭제
KR1020210177617A 2021-12-13 2021-12-13 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기 KR102627138B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210177617A KR102627138B1 (ko) 2021-12-13 2021-12-13 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210177617A KR102627138B1 (ko) 2021-12-13 2021-12-13 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230089186A KR20230089186A (ko) 2023-06-20
KR102627138B1 true KR102627138B1 (ko) 2024-01-23

Family

ID=86995443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210177617A KR102627138B1 (ko) 2021-12-13 2021-12-13 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102627138B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130074635A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 Ivar Thorson Elastic rotary actuator
KR101991954B1 (ko) 2018-07-20 2019-06-24 엘지전자 주식회사 직렬 탄성 구동기
KR102090446B1 (ko) 2018-11-12 2020-03-18 (주)로보티즈 입력과 출력을 연결하는 탄성부재를 갖는 구동장치
JP2021501554A (ja) 2017-10-29 2021-01-14 クリアウォーター ホールディングス，リミテッド モジュール化された電磁機械ならびにその使用及び製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101905321B1 (ko) * 2016-04-20 2018-10-05 재단법인대구경북과학기술원 탄성 구동 장치
EP3774205B1 (en) * 2018-03-28 2023-08-16 Roboligent, Inc. Torsional series elastic actuator
KR20210082920A (ko) * 2019-12-26 2021-07-06 엘지전자 주식회사 직렬탄성 구동기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130074635A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 Ivar Thorson Elastic rotary actuator
JP2021501554A (ja) 2017-10-29 2021-01-14 クリアウォーター ホールディングス，リミテッド モジュール化された電磁機械ならびにその使用及び製造方法
KR101991954B1 (ko) 2018-07-20 2019-06-24 엘지전자 주식회사 직렬 탄성 구동기
KR102090446B1 (ko) 2018-11-12 2020-03-18 (주)로보티즈 입력과 출력을 연결하는 탄성부재를 갖는 구동장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230089186A (ko) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104806723B (zh) 具有可作调节运动的齿圈的行星齿轮变速器
CA2680005C (en) Actuator for vehicle
CN101070907A (zh) 用于风轮机的齿轮箱
CN101855475B (zh) 用于发电的变速器系统
KR20130041110A (ko) 윈드 터빈
EP1836067A2 (en) High reduction ratio electric hub drive
KR20130054949A (ko) 윈드 터빈
CN102341221A (zh) 机器人关节单元及机器人
JP2007518938A (ja) プラネット・キャリアを有するギア・トランスミッション・ユニット
CN101371039A (zh) 风力涡轮发电机系统的转子和变速器之间的传动系
JP6699955B2 (ja) 回転アクチュエータおよび直動アクチュエータ
EP3374633B1 (en) Drive train and method for wind turbine with elastic coupling
KR102627138B1 (ko) 모듈 교체가 가능한 조립형 탄성 구동기
US20210146771A1 (en) An Electric Vehicle and the Wheel Assembly Thereof
CN111288149B (zh) 一种便携式高阻尼轴用回转动力减振齿轮传动装置
US20210399608A1 (en) A drive train
ES2900623T3 (es) Unidad de rodamiento principal para el eje del rotor de un aerogenerador y aerogenerador
JP2008185195A (ja) 回転伝達カップリング及びインホイールモータシステム
JP5494383B2 (ja) 波動歯車装置
WO2021220375A1 (ja) 軸受装置および波動歯車装置
JP2008164018A (ja) アクチュエータ
US20240167459A1 (en) Spring-mounted gear mechanism housing
WO2021087457A1 (en) Harmonic drive actuator gearhead
JP2009038844A (ja) 減速機内蔵型アクチュエータ
JP2015075198A (ja) 撓み軸継手

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant