KR20110018748A - Angular positon sensor using timing belt driven mechanism for hollow shaft type actuator - Google Patents

Angular positon sensor using timing belt driven mechanism for hollow shaft type actuator Download PDF

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KR20110018748A KR1020090076366A KR20090076366A KR20110018748A KR 20110018748 A KR20110018748 A KR 20110018748A KR 1020090076366 A KR1020090076366 A KR 1020090076366A KR 20090076366 A KR20090076366 A KR 20090076366A KR 20110018748 A KR20110018748 A KR 20110018748A
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Abstract

PURPOSE: A driving mechanism for a rotation angle sensor for a hollow shaft type actuator is provided to improve the reliability of product of a product by installing a rotation angle sensor at low cost. CONSTITUTION: A driving mechanism for a rotation angle sensor for a hollow shaft type actuator comprises a hollow type shaft(200), a rotation angle sensor(300) and a power transmission element. The hollow type shaft is of the hollow type shaft of a hollow type servo motor(100). The rotation edge sensor is pivotally supported in one side of the hollow shaft.

Description

중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘{ANGULAR POSITON SENSOR USING TIMING BELT DRIVEN MECHANISM FOR HOLLOW SHAFT TYPE ACTUATOR} ANGULAR POSITON SENSOR USING TIMING BELT DRIVEN MECHANISM FOR HOLLOW SHAFT TYPE ACTUATOR}
본 발명은 고밀도 공정용 로봇에 이용되는 중공형 엑츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고밀도 공정라인에 투입되는 산업용 로봇용의 중공형 액츄에이터에 요구되는 중공형 회전각 센서 대신 기존의 중실형 회전각 센서를 이용하여 중공형 액츄에이터를 구성할 수 있도록 하는 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘에 관한 것이다.The present invention relates to a rotation angle sensor driving mechanism for a hollow actuator used in a high-density process robot, and more particularly, instead of a hollow rotation angle sensor required for a hollow actuator for an industrial robot to be put into a high-density process line. The present invention relates to a rotation angle sensor driving mechanism for a hollow actuator that allows a hollow actuator to be configured using a conventional solid rotation angle sensor.
일반적으로 산업용 로봇은 중실형의 감속기, 서보 모터 및 브레이크로 조인트를 구성하고, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 서보 모터(10)의 샤프트(20)에 중실형의 회전각 센서(30)를 사용하여 위치 또는 속도를 피드백 받아 제어한다. 그러나 상기의 경우 서보 모터(10)의 파워 라인(40) 및 센서 라인이 도 2에 도시한 바와 같이 로봇 본체(50)의 외부로 드러나게 된다.In general, the industrial robot constitutes a joint by a solid type reducer, a servo motor, and a brake, and uses a solid rotation angle sensor 30 on the shaft 20 of the servo motor 10 as shown in FIG. 1. Control the feedback by position or velocity. However, in this case, the power line 40 and the sensor line of the servo motor 10 are exposed to the outside of the robot body 50 as shown in FIG. 2.
최근 로봇을 사용하는 제조업 분야에서는 작업 공정 및 공간의 고밀도화를 위해 로봇의 경량화 및 단순화를 요구하고 있다. Recently, in the manufacturing industry using robots, the robots are required to be lightweight and simplified in order to increase work process and space density.
상기 산업용 로봇의 경량, 단순화를 위해서는 로봇의 조인트를 구성하는 감 속기(60)와 서보 모터(10)가 일체형으로 구성되어 부품을 공용화하고 고밀도로 구성하여 무게 및 체적을 줄여야 하며, 전원공급, 센서 및 각종 유틸리티 라인(70)이 이들 구성품의 축 중심을 관통할 수 있도록 중공형으로 구성할 필요가 있다.In order to reduce the weight and simplification of the industrial robot, the reducer 60 and the servo motor 10 constituting the joint of the robot are integrally formed so that the parts are shared and the density is increased to reduce the weight and volume. And various utility lines 70 need to be hollow so that they can penetrate the axis center of these components.
따라서, 로봇 공급사는 도 3에 도시한 바와 같이 서보 모터(10), 감속기(60) 및 브레이크(미도시)를 일체화하여 부품의 공용화 및 고밀도 배치 설계를 통하여 액츄에이터(80)를 경량, 슬림화함으로써 로봇의 경량화 및 단순화 요구에 대응하려는 움직임을 보이고 있다. 또한, 일체형 액츄에이터(80)의 중심에 홀을 두어 파워 라인(40) 및 유틸리티 라인(70)이 액츄에이터(80)를 통과하도록 설계하여 로봇의 단순화를 꾀하고 있다.Therefore, the robot supplier integrates the servo motor 10, the reducer 60, and the brake (not shown) as shown in FIG. 3 to make the actuator 80 light and slim through the common use of the parts and the high-density arrangement design. Is trying to meet the needs of lightweight and simplified. In addition, by placing a hole in the center of the integrated actuator 80, the power line 40 and the utility line 70 is designed to pass through the actuator 80 to simplify the robot.
도 4에 도시한 바와 같이 상기 고밀도 공정 라인에 적합한 산업용 로봇에 필요로 하는 중공형 액츄에이터(10,20)에는 중공형 회전각 센서(30)가 요구된다. 그러나, 상기 감속기 및 서보 모터의 중공화는 기술적, 비용적인 측면에서 큰 어려움이 없는 반면 회전각 센서의 중공화에는 많은 기술적인 난점으로 개발품의 신뢰성 확보에 어려움이 있으며, 고비용 개발비를 필요로 하는 문제점이 있다.As shown in FIG. 4, the hollow actuators 10 and 20 required for the industrial robot suitable for the high density process line require the hollow rotation angle sensor 30. However, the hollowing out of the reducer and the servo motor does not have much difficulty in terms of technical and cost, while the hollowing out of the rotation angle sensor has many technical difficulties, making it difficult to secure the reliability of the developed product and requiring a high development cost. There is this.
또한, 몇몇의 센서 공급업체에서는 중공형 회전각 센서를 공급하고 있으나, 다양한 사양 및 다양한 크기의 센서를 공급하지 못하고 있으며, 소량 특주 생산품목으로 제품의 가격도 고가로 형성되어 이를 이용한 제품의 가격에 그대로 반영되는 문제점이 있다.In addition, some sensor suppliers supply hollow rotation angle sensors, but they cannot supply sensors with various specifications and various sizes. There is a problem that is reflected as it is.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고밀도 공정 라인에 투입할 산업용 로봇이 필요로 하는 중공형 액츄에이터에 요구되는 중공형 회전각 센서 대신 기존의 중실형 회전각 센서를 이용하여 중공형 액츄에이터를 구성할 수 있도록 하는 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is to replace the conventional rotation angle sensor required for the hollow actuator required by the industrial robot to be injected into the high-density processing line It is an object of the present invention to provide a rotation angle sensor driving mechanism for a hollow actuator that allows a hollow actuator to be configured using a solid rotation angle sensor.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘은 중공형 서보 모터의 중공형 샤프트; 상기 중공형 샤프트의 일측에 회전가능하게 지지되는 회전각 센서; 상기 중공형 샤프트와 회전각 센서에 연결되어 서보 모터의 구동력을 회전각 센서에 전달하는 동력전달부재;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a rotation angle sensor driving mechanism for a hollow actuator according to the present invention includes a hollow shaft of a hollow servo motor; A rotation angle sensor rotatably supported on one side of the hollow shaft; And a power transmission member connected to the hollow shaft and the rotation angle sensor to transfer the driving force of the servo motor to the rotation angle sensor.
상기 동력전달부재는 중공형 샤프트의 외측에 구비되는 제1풀리, 상기 회전각 센서 축에 구비되는 제2풀리, 상기 제1풀리와 제2풀리를 연결하는 타이밍 벨트로 구비된 것을 특징으로 한다.The power transmission member may include a first pulley provided on an outer side of the hollow shaft, a second pulley provided on the rotation angle sensor shaft, and a timing belt connecting the first pulley and the second pulley.
상기 타이밍 벨트의 일측 또는 양측에는 장력 조정용 로울러가 설치되고, 상기 장력조정용 로울러는 서보 모터의 지지면에 슬롯을 형성하여 상기 슬롯에 설치되는 것을 특징으로 한다.A tension adjusting roller is installed at one side or both sides of the timing belt, and the tension adjusting roller is formed in the slot by forming a slot in the support surface of the servo motor.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘에 따르면, 중공형 액츄에이터에 요구되는 중공형 회전각 센서 대신 기존의 중실형 회전각 센서를 이용하여 중공형 액츄에이터를 구성함으로써 낮은 가격으로 제어용 회전각 센서를 장착할 수 있어 제품의 상품성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, according to the rotation angle sensor driving mechanism of the hollow actuator of the present invention, the hollow actuator is constructed using a conventional solid rotation angle sensor instead of the hollow rotation angle sensor required for the hollow actuator. As a result, the control angle sensor can be mounted, thereby improving the merchandise and reliability of the product.
또한, 중공형 서보 모터의 중공축 기능을 유지하기 위해 타이밍 벨트를 사용하여 필요로 하는 중공의 크기에 따라 타이밍 벨트의 직경을 조절하여 다양한 사양 및 다양한 크기의 회전각 센서를 제공함으로써 제어 정도를 향상시키는 효과가 있다.In addition, the timing belt is used to adjust the diameter of the timing belt according to the required hollow size to maintain the hollow shaft function of the hollow servo motor. It is effective to let.
도 5는 본 발명의 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 측단면도이고, 도 6은 본 발명의 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 정면도이다.Figure 5 is a side cross-sectional view showing a rotation angle sensor drive mechanism for a hollow actuator of the present invention, Figure 6 is a front view showing a rotation angle sensor drive mechanism for a hollow actuator of the present invention.
도시한 바와 같이 본 발명의 고밀도 공정용 로봇의 중공형 액츄에이터용 회전각 센서 구동 메커니즘은 중공형 서보 모터(100)의 중공형 샤프트(200), 중실형 회전각 센서(300), 동력전달부재(400)로 이루어진다.As shown in the figure, the driving mechanism of the rotation angle sensor for the hollow actuator of the high-density process robot of the present invention includes a hollow shaft 200, a solid rotation angle sensor 300, and a power transmission member of the hollow servo motor 100. 400).
상기 중공형 서보 모터(100)와 상기 중공형 샤프트(200)는 전원 라인 및 유틸리티 라인이 통과할 수 있도록 서보 모터(100)와 샤프트(200)의 중심에 홀을 형성한 것이다.The hollow servo motor 100 and the hollow shaft 200 are formed in the center of the servo motor 100 and the shaft 200 so that the power line and the utility line can pass through.
상기 중실형 회전각 센서(300)는 중공형 샤프트(200)의 일측에 위치하도록 중공형 서보 모터(100)의 일 측면에 회전각 센서 축(320)이 베어링(340)에 의해 고정되어 회전가능하게 지지된다.The solid rotation angle sensor 300 is rotatable by the bearing 340 is rotated by the rotation angle sensor shaft 320 on one side of the hollow servo motor 100 to be located on one side of the hollow shaft 200. Is supported.
상기 동력전달부재(400)는 중공형 샤프트(200)와 회전각 센서(300)에 연결되어 서보 모터(100)의 구동력을 회전각 센서(300)에 전달하는 것으로, 상기 중공형 샤프트(200)의 외측에 구비되는 제1벨트풀리(410), 상기 회전각 센서 축(320)에 구비되는 제2벨트풀리(420), 상기 제1벨트풀리(410)와 제2벨트풀리(420)를 연결하는 타이밍 벨트(430)로 구비된다.The power transmission member 400 is connected to the hollow shaft 200 and the rotation angle sensor 300 to transmit the driving force of the servo motor 100 to the rotation angle sensor 300, the hollow shaft 200 A first belt pulley 410 provided on the outside of the second belt pulley 420 provided on the rotation angle sensor shaft 320, the first belt pulley 410 and the second belt pulley 420 is connected The timing belt 430 is provided.
상기 제1벨트풀리(410)와 제2벨트풀리(420)는 필요로 하는 중공의 크기에 따라 제1벨트풀리(410)의 직경을 제2벨트풀리(420) 직경의 N배 정수비로 선정하고 회전각 센서(300)의 데이터 측정 시 서보 모터(100) 1회전당 회전각 센서(300) N회전으로 설정해서 위치 및 속도 데이터를 얻을 수 있으며, 위치 정도도 기존 일 대 일의 각도 측정 대비 N배 크게 얻을 수 있다.The first belt pulley 410 and the second belt pulley 420, the diameter of the first belt pulley 410 is selected as N times the ratio of the diameter of the second belt pulley 420 according to the required hollow size When measuring the data of the rotation angle sensor 300, the position and speed data can be obtained by setting the rotation angle sensor 300 N rotations per revolution of the servo motor 100, and the position accuracy is N compared to the conventional one-to-one angle measurement. Can get twice as big.
그리고, 타이밍 벨트(430)의 양측에는 장력 조정용 로울러(500)가 설치되고, 상기 장력조정용 로울러(500)는 서보 모터(100)의 지지면(110)에 슬롯(120)을 형성하여 상기 슬롯(120)에 설치한다.In addition, the tension adjusting roller 500 is installed at both sides of the timing belt 430, and the tension adjusting roller 500 forms the slot 120 on the support surface 110 of the servo motor 100. 120).
따라서, 상기 장력 조정용 로울러(500)는 슬롯(120)을 따라 위치를 조정함으로써 타이밍 벨트(430)의 장력을 쉽게 조정할 수 있다.Therefore, the tension adjusting roller 500 can easily adjust the tension of the timing belt 430 by adjusting the position along the slot 120.
또한, 상기 장력 조정용 로울러(500)를 타이밍 벨트(430)의 양측에 대칭적으로 설치하여 서보 모터(100)의 정역 방향 전환시 타이밍 벨트(430)의 균형적인 운동으로 전달 오차가 발생하지 않도록 한다.In addition, the tension adjusting roller 500 is installed symmetrically on both sides of the timing belt 430 so that a transmission error does not occur due to a balanced movement of the timing belt 430 when the forward / reverse direction of the servo motor 100 is changed. .
이와 같이 본 발명의 회전각 센서 구동 메커니즘은 중실형 회전각 센서를 이용하여 고밀도 공정 라인에 적합한 중공형 액츄에이터를 구성함에 따라 저비용의 개발비 및 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 것이다.As described above, the rotation angle sensor driving mechanism of the present invention can secure a low development cost and reliability of a product by configuring a hollow actuator suitable for a high density process line using a solid rotation angle sensor.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Of course.
따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 상기 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
도 1은 종래의 서보 모터와 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 도면,1 is a view showing a conventional servo motor and a rotation angle sensor driving mechanism,
도 2는 종래 산업용 로봇의 외관 모습을 도시한 도면.Figure 2 is a view showing the appearance of the conventional industrial robot.
도 3은 고밀도 공정용 로봇의 개념도를 도시한 도면.3 is a diagram illustrating a conceptual diagram of a high-density process robot.
도 4는 종래 고밀도 공정 로봇용 중공형 액츄에이터 및 중공형 회전각 센서를 도시한 도면.Figure 4 shows a hollow actuator and a hollow rotation angle sensor for a conventional high density process robot.
도 5는 본 발명의 고밀도 공정 로봇용 액츄에이터의 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 측단면도.Figure 5 is a side cross-sectional view showing a rotation angle sensor drive mechanism of the high-density process robot actuator of the present invention.
도 6은 본 발명의 고밀도 공정 로봇용 액츄에이터의 회전각 센서 구동 메커니즘을 도시한 정면도. 6 is a front view showing a rotation angle sensor driving mechanism of the actuator for the high-density process robot of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]
100: 서보 모터 110: 지지면100: servo motor 110: support surface
120: 슬롯 200: 샤프트120: slot 200: shaft
300: 회전각 센서 320: 회전각 센서 축300: rotation angle sensor 320: rotation angle sensor axis
340: 베어링 400: 동력전달부재340: bearing 400: power transmission member
410: 제1벨트풀리 420: 제2벨트풀리410: first belt pulley 420: second belt pulley
430: 타이밍 벨트 500: 로울러430: timing belt 500: roller

Claims (3)

  1. 중공형 서보 모터의 중공형 샤프트;A hollow shaft of the hollow servo motor;
    상기 중공형 샤프트의 일측에 회전가능하게 지지되는 회전각 센서;A rotation angle sensor rotatably supported on one side of the hollow shaft;
    상기 중공형 샤프트와 회전각 센서에 연결되어 서보 모터의 구동력을 회전각 센서에 전달하는 동력전달부재;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고밀도 공정용 로봇의 회전각 센서 구동 메커니즘.And a power transmission member connected to the hollow shaft and the rotation angle sensor to transfer the driving force of the servo motor to the rotation angle sensor.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 동력전달부재는 중공형 샤프트의 외측에 구비되는 제1풀리, 상기 회전각 센서 축에 구비되는 제2풀리, 상기 제1풀리와 제2풀리를 연결하는 타이밍 벨트로 구비된 것을 특징으로 하는 고밀도 공정용 로봇의 회전각 센서 구동 메커니즘.The power transmission member has a high density provided with a first pulley provided on the outer side of the hollow shaft, a second pulley provided on the rotation angle sensor shaft, a timing belt connecting the first pulley and the second pulley. Rotation angle sensor driving mechanism of process robot.
  3. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 타이밍 벨트의 양측에는 대칭적으로 장력 조정용 로울러가 설치되고, 상기 장력조정용 로울러는 서보 모터의 지지면에 슬롯을 형성하여 상기 슬롯에 설치되는 것을 특징으로 하는 고밀도 공정용 로봇의 회전각 센서 구동 메커니즘.Rotation angle sensor driving mechanism of the high-density process robot, characterized in that the tension adjusting rollers are installed on both sides of the timing belt symmetrically, and the tension adjusting roller is formed in the slot by forming a slot on the support surface of the servo motor. .
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