KR20130084485A - 중공축 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 중공축 모터는 내부에 중공(11)이 형성된 제 1 중공축(12)을 포함하여 구성되는 제 1 중공모터(10); 내부에 중공(21)이 형성된 제 2 중공축(22)을 포함하여 구성되는 제 2 중공모터(20); 내부에 중공(31)이 형성된 제 3 중공축(32)을 포함하여 구성되는 제 3 중공모터(30)를 포함하고, 상기 제 1 중공축(12)은 상기 제 2 중공축(22) 및 제 3 중공축(32)을 관통하게 배치되고, 상기 제 2 중공축(22)은 상기 제 3 중공축(32)을 관통하게 배치되기 때문에, 상기 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)를 통해 3자유도 운동을 구현시킬 수 있고, 상기 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)의 중공을 통해 케이블과 같은 연결부속을 유입/설치시킬 수 있는 효과가 있어 로봇의 작동 시 케이블과의 간섭이 발생하지 않는 효과가 있다.

Description

중공축 모터{Hollow shaft type motor}
본 발명은 중공축 모터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다수개의 모터축을 하나로 공유하여 말단장치에 동력을 전달할 수 있는 중공축 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 축이 압입된 회전자와 이 회전자의 외주에 위치한 고정자를 구비하여 회전자와 고정자 사이의 전자기력으로 회전자를 회전시켜 축을 통하여 외부로 회전력을 전달하도록 하는 것이다.
여기서 종래 기술에 따른 모터를 사용하는 로봇에서는 하나의 모터에 하나의 장치만이 연결되고, 3자유도 운동을 수행하는 로봇의 경우, 제 1, 2, 3 모터가 연속적으로 연결된다.
그런데 이러한 방식으로 연결되는 경우, 하위 축으로 갈수록 걸리는 하중이 증가되어 모터의 부하가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 다수개의 모터축을 하나로 공유하여 말단장치에 효과적으로 동력을 전달할 수 있는 중공축 모터를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 로봇의 말단장치에 동력을 제공하기 위한 중공축 모터로서, 내부에 중공(11)이 형성된 제 1 중공축(12)을 포함하여 구성되는 제 1 중공모터(10); 내부에 중공(21)이 형성된 제 2 중공축(22)을 포함하여 구성되는 제 2 중공모터(20)를 포함하고, 상기 제 1 중공축(12)은 상기 제 2 중공축(22)을 관통하게 배치된 중공축 모터를 제공한다.
여기서 상기 제 1 중공모터(10)는 하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내부에 배치된 고정자(42)와, 상기 고정자(42)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(43)와, 상기 회전자(43)에 결합되어 회전되는 제 1 중공축(12)과, 상기 하우징(41) 및 상기 제 1 중공축(12)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(44)를 포함할 수 있다.
또한 상기 제 2 중공모터는 하우징(51)과, 상기 하우징(51) 내부에 배치된 고정자(52)와, 상기 고정자(52)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(53)와, 상기 회전자(53)에 결합되어 회전되는 제 2 중공축(22)과, 상기 하우징(51) 및 상기 제 2 중공축(22)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(54)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 중공축(22)에 의해 축 중심이 관통되는 제 3 중공모터(30)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 로봇의 말단부에 3축 동력을 제공하기 위해 집적 구성되는 중공축 모터로서, 내부에 중공(11)이 형성된 제 1 중공축(12)을 포함하여 구성되는 제 1 중공모터(10); 내부에 중공(21)이 형성된 제 2 중공축(22)을 포함하여 구성되는 제 2 중공모터(20); 내부에 중공(31)이 형성된 제 3 중공축(32)을 포함하여 구성되는 제 3 중공모터(30)를 포함하고, 상기 제 1 중공축(12)은 상기 제 2 중공축(22) 및 제 3 중공축(32)을 관통하게 배치되고, 상기 제 2 중공축(22)은 상기 제 3 중공축(32)을 관통하게 배치된 중공축 모터를 제공한다.
여기서 상기 제 1 중공모터(10)는 하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내부에 배치된 고정자(42)와, 상기 고정자(42)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(43)와, 상기 회전자(43)에 결합되어 회전되는 제 1 중공축(12)과, 상기 하우징(41) 및 상기 제 1 중공축(12)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(44)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2, 3 중공축(12)(22)(32) 중 적어도 어느 하나는 회전력을 전달하기 위한 연결축과 결합될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2, 3 중공축(12)(22)(32)은 하나의 기어박스(90)에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 중공축모터는 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)를 통해 3자유도 운동을 구현시킬 수 있고, 상기 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)의 중공을 통해 케이블과 같은 연결부속을 유입/설치시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 중공축모터는 상기 중공을 통해 케이블이 연결되는 경우 설치가 간편할 뿐만 아니라 로봇의 작동 시 케이블과의 간섭이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 중공축모터는 상기 각 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)에 제어하고자 하는 말단장치의 부하만이 가해지기 때문에 불필요한 부하의 증가가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 중공축모터는 예를 들어 로봇의 핑거 어셈블리 등과 같은 말단장치에 적용될 수 있으며, 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)로 말단장치용 구동부를 구성한 후 그 동력을 연결축들과 기어부를 통해 핑거에 제공하기 때문에 원하는 대로 연결축 및 기어부의 길이, 즉 손목의 길이를 조절할 수 있어 자유로운 링크 길이 설정이 가능할 뿐만 아니라 연결되는 핑거 부분을 3축 정밀 모션이 가능하도록 구성 및 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공축 모터가 도시되 사시도
도 2는 도 1의 다른 측 사시도
도 3은 도 1의 좌측면도
도 4는 도 1의 정면도
도 5는 도 4의 A-A를 따라 절단된 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공축 모터가 도시된 분해 정면도
도 7은 도 6의 B-B를 따라 절단된 단면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시리얼 매니퓰레이터에 중공축 모터가 설치된 예시도
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공축 모터가 도시되 사시도이고, 도 2는 도 1의 다른 측 사시도이고, 도 3은 도 1의 좌측면도이고, 도 4는 도 1의 정면도이고, 도 5는 도 4의 A-A를 따라 절단된 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공축 모터가 도시된 분해 정면도이고, 도 7은 도 6의 B-B를 따라 절단된 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 중공축 모터는 내부에 중공(11)이 형성된 제 1 중공축(12)을 포함하는 제 1 중공모터(10)와, 상기 제 1 제 1 중공축(12)에 의해 관통되고 상기 제 1 중공축(12)을 감싸도록 결합된 제 2 중공축(22)을 포함하는 제 2 중공모터(20)와, 상기 제 1, 2 중공축(12)(22)에 의해 관통되는 제 3 중공모터(30)를 포함한다.
상기 제 1 중공모터(10)는 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 모터유닛과, 상기 모터유닛의 중공축과 연결되어 회전력을 전달하는 제 1 연결축(14)을 포함하여 구성된다.
상기 모터유닛은 하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내부에 배치된 고정자(42)와, 상기 고정자(42)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(43)와, 상기 회전자(43)에 결합되어 회전되는 제 1 중공축(12)과, 상기 하우징(41) 및 상기 제 1 중공축(12)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(44)를 포함한다.
상기 제 1 연결축(14)은 상기 제 1 중공축(12)과 축중심이 일치하도록 상호 연결되어 상기 제 1 중공축(12)의 회전 시 발생되는 회전력이 상기 제 1 연결축(14)에 그대로 전달된다. 본 실시예에서 상기 제 1 연결축(14)은 상기 제 2 중공모터(20) 및 제 3 중공모터(30)를 각각 관통하도록 배치된다. 특히 상기 제 1 중공축(12) 내부에 형성된 중공(11) 및 연결축 내부에 형성된 중공(15)은 서로 연통되게 형성된다.
상기 하우징(41)은 후방측이 개구되어 형성되고 상기 제 1 중공축(12)이 설치되도록 내측에 중공이 형성된 아우터프레임(41a)과, 상기 제 1 중공축(12)이 설치되도록 내측에 중공이 형성된 리어커버(41b)를 포함한다.
상기 고정자(42)는 본 실시예에서 코일이고, 상기 하우징(41) 내부에 링형태로 배치되며 상기 제 1 중공축(12)에 의해 관통된다.
상기 회전자(43)는 본 실시예에서 영구자석이고, 상기 제 1 중공축(12)의 외주면에 다수개 고정되며, 본 실시예에서는 8개가 설치된다.
여기서 상기 제 1 중공축(12)의 외주면에 상기 회전자(43)가 설치되고 상기 회전자(43)와 소정간격 이격되어 상기 고정자(42)가 설치되며, 상기 고정자(42) 및 회전자(43)의 전자기적인 상호작용에 의해 상기 회전자(43)에 회전력이 발생된다. 상기 코일 및 영구자석에 의해 회전력이 발생되는 원리는 당업자에게 일반적인 기술인 바 상세한 설명을 생략한다.
상기 브레이크(44)는 상기 제 1 중공축(12)의 외주면 및 상기 리어커버(41b)에 각각 설치되어 연결된다.
상기 아우터프레임(41a) 및 상기 제 1 중공축(12) 사이에는 오일실(49)이 배치된다.
상기 제 2 중공모터(20)는 상기 제 1 중공모터(10)와 동일한 구조를 가지되, 상기 제 1 중공모터(10)의 제 1 연결축(14)이 상기 제 2 중공모터(20) 내부의 중공(21)을 관통하도록 배치된다.
상기 제 2 중공모터(20)의 모터유닛은 하우징(51)과, 상기 하우징(51) 내부에 배치된 고정자(52)와, 상기 고정자(52)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(53)와, 상기 회전자(53)에 결합되어 회전되는 제 2 중공축(22)과, 상기 하우징(51) 및 상기 제 2 중공축(22)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(54)를 포함한다.
상기 제 2 중공축(22)에는 제 2 연결축(24)이 연결되고, 상기 제 2 중공축(22)의 중공(21) 및 제 2 연결축(24)의 중공(25)은 서로 연통되게 형성된다.
상기 하우징(51) 및 상기 제 2 중공축(22) 사이에는 오일실(59)이 배치된다.
상기 제 3 중공모터(30)는 상기 제 1, 2 중공모터(10)(20)와 달리 연결축(14))(24) 없이 제 3 중공축(32)만이 배치된 모터유닛으로 구성된다.
상기 제 3 중공모터(30)의 모터유닛은 하우징(61)과, 상기 하우징(61) 내부에 배치된 고정자(62)와, 상기 고정자(62)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(63)와, 상기 회전자(63)에 결합되어 회전되는 제 3 중공축(32)과, 상기 하우징(61) 및 상기 제 3 중공축(32)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(64)를 포함한다.
상기 제 3 중공축(32)의 내측에는 상기 제 2, 1 중공축(22)(12)이 관통된다.
본 실시예에서 상기 제 3 중공축(32)에는 제 3 연결축(34)이 도시되지 않았으나 장치의 설치 상태에 따라 배치되어도 무방하다.
이하 본 실시예에 따른 중공축 모터의 결합관계 및 작동과정을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저 도시된 바와 같이, 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)가 결합된 경우 상기 제 3 중공모터(30)의 제 3 중공축(32)은 제 2 중공축(22)에 의해 관통되어지고, 상기 제 2 중공축(22)은 제 1 중공축(12)에 의해 관통되어진 상태로 배치된다.
여기서 상기 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)는 상기 제 1, 2, 3 중공축(12)(22)(32)이 동일한 축중심을 공유하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시리얼 매니퓰레이터에 중공축 모터가 설치된 예시도이다.
도시된 바와 같이 상기 시리얼 매니퓰레이터에는 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)의 각 연결축(14)(24)(34)에 동력전달을 위한 기어박스(90)가 연결되어 말단장치를 제어하도록 구성된다.
그래서 도 8에서와 같이, 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)는 상기 제 1, 2, 3 연결축(14)(24)(34)에 각각 동력을 전달할 수 있기 때문에, 상기 각 중공모터(10)(20)(30)를 통해 3자유도 운동을 구현시킬 수 있고, 상기 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)의 중공을 통해 케이블과 같은 연결부속을 유입/설치시킬 수 있는 효과가 있다. 여기서 상기 중공을 통해 케이블이 연결되는 경우 설치가 간편할 뿐만 아니라 로봇의 작동 시 케이블과의 간섭이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 본 실시예와 같은 시리얼 매니퓰레이터(manipulator)는 상기 각 제 1, 2, 3 중공모터(10)(20)(30)에 제어하고자 하는 말단장치의 부하만이 가해지기 때문에 불필요한 부하의 증가가 발생되지 않아서 실제 제어에 필요한 부하보다 용량이 큰 모터를 사용하지 않아도 되는 잇점이 있을 뿐만 아니라 상기 기어박스(90)에 해당하는 부분이 실질적으로 감속구성과 연결축만으로 이루어져 그 크기를 자유롭게 설계할 수 있으므로 링크 길이를 용이하게 설정할 수 있고, 말단장치(예를 들어, 핑거 부분)를 정밀 모션이 가능하도록 구성할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 중공축과 연결축이 별도의 부품으로 구성되었으나 본 실시예와 달리 일체로 구성되어도 무방하다.
상기와 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 위 이내에서 다양한 조합을 통해 당업자에 의해 응용이 가능하다.
10 : 제 1 중공모터 11, 15 : 중공
12 : 제 1 중공축 14 : 제 1 연결축
20 : 제 2 중공모터 21 : 중공
22 : 제 2 중공축 24 : 제 2 연결축
30 : 제 3 중공모터 31 : 중공
32 : 제 2 중공축 34 : 제 3 연결축
41, 51, 61 : 하우징 42, 52, 62 : 고정자
43, 53, 63 : 회전자 44, 54, 64 : 브레이크

Claims (8)

  1. 로봇의 말단장치에 동력을 제공하기 위한 중공축 모터로서,
    내부에 중공(11)이 형성된 제 1 중공축(12)을 포함하여 구성되는 제 1 중공모터(10);
    내부에 중공(21)이 형성된 제 2 중공축(22)을 포함하여 구성되는 제 2 중공모터(20)를 포함하고,
    상기 제 1 중공축(12)은 상기 제 2 중공축(22)을 관통하게 배치된 중공축 모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 중공모터(10)는
    하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내부에 배치된 고정자(42)와, 상기 고정자(42)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(43)와, 상기 회전자(43)에 결합되어 회전되는 제 1 중공축(12)과, 상기 하우징(41) 및 상기 제 1 중공축(12)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(44)를 포함하는 중공축 모터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 중공모터는
    하우징(51)과, 상기 하우징(51) 내부에 배치된 고정자(52)와, 상기 고정자(52)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(53)와, 상기 회전자(53)에 결합되어 회전되는 제 2 중공축(22)과, 상기 하우징(51) 및 상기 제 2 중공축(22)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(54)를 포함하는 중공축 모터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 중공축(22)에 의해 축 중심이 관통되는 제 3 중공모터(30)를 더 포함하는 중공축 모터.
  5. 로봇의 말단부에 3축 동력을 제공하기 위해 집적 구성되는 중공축 모터로서,
    내부에 중공(11)이 형성된 제 1 중공축(12)을 포함하여 구성되는 제 1 중공모터(10);
    내부에 중공(21)이 형성된 제 2 중공축(22)을 포함하여 구성되는 제 2 중공모터(20);
    내부에 중공(31)이 형성된 제 3 중공축(32)을 포함하여 구성되는 제 3 중공모터(30)를 포함하고,
    상기 제 1 중공축(12)은 상기 제 2 중공축(22) 및 제 3 중공축(32)을 관통하게 배치되고, 상기 제 2 중공축(22)은 상기 제 3 중공축(32)을 관통하게 배치된 중공축 모터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 중공모터(10)는
    하우징(41)과, 상기 하우징(41) 내부에 배치된 고정자(42)와, 상기 고정자(42)와 전자기적으로 상호작용되어 회전력을 발생시키는 회전자(43)와, 상기 회전자(43)에 결합되어 회전되는 제 1 중공축(12)과, 상기 하우징(41) 및 상기 제 1 중공축(12)을 연결하여 속도를 감속시키는 브레이크(44)를 포함하는 중공축 모터.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 중공축(12)(22)(32) 중 적어도 어느 하나는 회전력을 전달하기 위한 연결축과 결합되는 중공축 모터.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 중공축(12)(22)(32)은 하나의 기어박스(90)에 연결되는 중공축 모터.
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