KR20130126081A - Break apparatus comprising toothed break plate and motor assembly using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a brake device with toothed brakes and a motor assembly using the same. The purpose of the present invention is to manufacture a compact motor assembly which accurately controls a stop force by using the toothed brakes and includes the brake device. The brake device according to the present invention includes a first brake and a second brake. The first brake is installed on the outer side of a motor to be moved toward an output shaft of the motor and includes a first toothed portion on the periphery of a surface toward one end portion of the motor. The second brake is installed to be faced the surface, on which the first toothed portion of the first brake is formed, on the output shaft of the motor protruding from one end portion of the motor; and includes a second toothed portion capable of being engaged with the first toothed portion on a surface facing the first toothed portion of the first brake. If the first toothed portion is engaged with the second toothed portion when the first brake is moved to the second brake, the output shaft of the motor brakes. When the first brake is separated from the second brake, the braked output shaft of the motor is released.

Description

치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치 및 그를 이용한 모터 조립체{Break apparatus comprising toothed break plate and motor assembly using the same}Brake apparatus comprising toothed break plate and motor assembly using the same

본 발명은 브레이크 장치 및 그를 이용한 모터 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 치형의 브레이크를 이용하여 비교적 정확하게 정지력을 조절할 수 있는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치 및 그를 이용한 모터 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a brake device and a motor assembly using the same, and more particularly, to a brake device having a toothed brake that can adjust the stopping force relatively precisely using a toothed brake and a motor assembly using the same.

브레이크 장치는 이동하는 물체의 가감속을 제어하거나, 정지 물체 또는 순간 동작하는 물체를 정지시키는 용도로 사용되고 있다.The braking device is used for controlling the acceleration / deceleration of a moving object or stopping a stationary object or an instantaneous object.

이러한 대부분의 브레이크 장치는 마찰 방식의 브레이크 패드를 이용하여 물체에 대한 브레이킹 동작을 수행한다. 즉 브레이킹 동작이 필요한 물체에 브레이크 패드를 기계적으로 접촉시키고, 이때 발생하는 마찰력을 이용하여 물체에 대한 브레이킹 동작을 수행한다.Most of these brake devices perform a braking operation on an object using a friction brake pad. That is, the brake pad is mechanically brought into contact with an object requiring a braking operation, and a braking operation is performed on the object using the frictional force generated at this time.

그런데 종래의 마찰 방식의 브레이크 장치는 브레이킹을 수행하는 과정에서 미끄러지는 슬립 현상이 발생되기 때문에, 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 부분, 예컨대 로봇의 1자유도 관절 등에 사용하는 데는 한계가 있다. 이로 인해 기존의 마찰 방식의 브레이크 장치로는 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 물체에 사용할 수 없는 문제점을 안고 있다.However, since the conventional friction type brake device generates a slip phenomenon during the braking operation, there is a limit to the use of a part requiring a relatively accurate stopping force adjustment, for example, a one-degree-freedom joint of a robot. As a result, the existing friction type brake device has a problem that it can not be used for an object which requires relatively accurate stop force adjustment.

또한 이러한 종래의 마찰 방식의 브레이크 장치는 브레이킹이 필요한 물체 부분의 외측에 설치되고, 브레이크 장치에 구동 전원을 공급하거나 브레이크 장치를 구성하는 부품을 전기적으로 연결하기 위한 배선 공간이 별도로 필요하기 때문에, 물체를 소형화하는 데 장애 요인으로 작용하고 있다.In addition, since such a conventional friction type brake device is provided outside the object portion requiring braking, and a wiring space for electrically connecting the components constituting the brake device or supplying the driving power to the brake device is separately required, Which is an obstacle to downsizing.

더욱이 이러한 종래의 마찰 방식의 브레이크 장치는 브레이킹이 필요한 물체 부분의 외측에 설치되고, 브레이크 패드가 브레이킹 동작을 수행하기 위한 이동 공간이 필요하기 때문에, 물체에서 브레이크 장치가 설치 및 이동 공간을 많이 차지하게 된다. 이로 인해 물체를 소형화하는 데 장애 요인으로 작용하고 있다.Further, since such a conventional friction type brake device is provided outside the object portion requiring braking and requires a moving space for the brake pad to perform the braking operation, the brake device in the object occupies a large space for installation and movement do. This causes obstacles to miniaturization of the object.

이와 같이 기존의 마찰 방식의 브레이크 패드로는 비교적 정확하게 정지력 조절이 필요한 물체에서 사용할 수 없고 설치 공간도 많이 차지하고, 1축 방향의 토크를 정확히 측정할 수 없기 때문에, 이러한 문제를 해소할 수 있는 브레이크 장치 및 1축 토크 센서의 개발이 요구되고 있다.In this way, the conventional brake pads cannot solve the problem because they cannot be used in an object that requires relatively precise adjustment of the stopping force, take up a lot of installation space, and cannot accurately measure torque in the axial direction. There is a need for development of a device and a single-axis torque sensor.

따라서 본 발명의 목적은 기존의 마찰 방식의 브레이킹 방식에서 탈피하여 비교적 정확하게 정지력을 조절할 수 있는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치 및 그를 이용한 모터 조립체를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a brake device having a toothed brake that can adjust the stopping force relatively accurately by breaking from the conventional frictional braking method and a motor assembly using the same.

본 발명의 다른 목적은 배선과 공간 활용을 극대화할 수 있는 중공홀 구조를 갖는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치 및 그를 이용한 모터 조립체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a brake device having a toothed brake having a hollow hole structure capable of maximizing wiring and space utilization, and a motor assembly using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 브레이크 장치가 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 컴팩트한 구조의 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치 및 그를 이용한 모터 조립체를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a brake device having a toothed brake having a compact structure and a motor assembly using the same, which can minimize the space occupied by the brake device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 브레이크 장치는 제1 브레이크와 제2 브레이크를 포함한다. 상기 제1 브레이큰 모터의 출력축 방향으로 이동 가능하게 상기 모터의 외측에 설치되며, 상기 모터의 일단부를 향하는 면의 둘레에 제1 치형이 형성되어 있다. 상기 제2 브레이크는 상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보게 설치되며, 상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보는 면에 상기 제1 치형에 맞물릴 수 있는 제2 치형이 형성되어 있고, 상기 모터의 일단부로 돌출된 상기 모터의 출력축에 고정 설치되어 있다. 이때 상기 제1 브레이크가 상기 제2 브레이크쪽으로 이동하여 상기 제1 치형이 상기 제2 치형에 맞물리게 결합되면 상기 모터의 출력축에 대한 브레이킹을 수행하고, 상기 제1 브레이크가 상기 제2 브레이크에서 분리되면 상기 모터의 출력축에 대한 브레이킹을 해제한다.In order to achieve the above object, the brake device according to the present invention includes a first brake and a second brake. A first tooth is formed on an outer side of the motor so as to be movable in an output shaft direction of the first broken motor, and a circumference of a surface facing one end of the motor. The second brake may be installed to face a surface on which the first tooth of the first brake is formed, and the second tooth may engage the first tooth on a surface facing the surface on which the first tooth of the first brake is formed. Is formed, and is fixed to the output shaft of the motor protruding to one end of the motor. At this time, when the first brake is moved toward the second brake and the first tooth is engaged with the second tooth, braking of the output shaft of the motor is performed, and when the first brake is separated from the second brake, Release the braking of the output shaft of the motor.

본 발명에 따른 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치는 홀딩 링과 복수의 솔레노이드를 더 포함할 수 있다. 상기 홀딩 링은 상기 제2 브레이크를 사이에 두고 상기 제1 브레이크와 마주보게 위치하며 상기 모터의 외측에 연결되어 고정되며, 가장자리 둘레에 설치되는 복수의 자석이 발생시키는 자석으로 상기 제1 브레이크를 당겨 상기 제1 치형을 상기 제2 치형에 맞물리게 결합시켜 상기 제1 브레이크를 상기 제2 브레이크에 홀딩한다. 그리고 상기 복수의 솔레노이드는 상기 복수의 자석에 대응하는 상기 제1 브레이크의 위치에 설치되어 상기 복수의 자석에 반대되는 자력을 발생시켜 상기 제2 브레이크에서 상기 제1 브레이크를 이격시킨다.The brake device having a toothed brake according to the present invention may further comprise a holding ring and a plurality of solenoids. The holding ring is positioned to face the first brake with the second brake interposed therebetween, and is connected to and fixed to the outside of the motor, and pulls the first brake with a magnet generated by a plurality of magnets installed around an edge. The first brake is engaged with the second tooth to hold the first brake to the second brake. The plurality of solenoids may be installed at positions of the first brakes corresponding to the plurality of magnets to generate a magnetic force opposite to the plurality of magnets, thereby separating the first brakes from the second brakes.

본 발명에 따른 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치는 복수의 리니어 부시를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 리니어 부시는 상기 모터와 상기 제1 브레이크를 연결하며, 상기 모터의 외측에서 상기 제1 브레이크를 모터의 출력축 방향으로 이동을 안내한다.The brake device having a toothed brake according to the present invention may further comprise a plurality of linear bushes. The plurality of linear bushes connect the motor and the first brake, and guide the movement of the first brake toward the output shaft of the motor from the outside of the motor.

본 발명에 따른 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치에 있어서, 상기 제1 브레이크는 제1 브레이크 몸체와 덮개링을 포함할 수 있다. 상기 제1 브레이크 몸체는 링 형상으로 복수의 솔레노이드 및 복수의 리니어 부시가 각각 내설되는 복수의 내설 홈이 형성되어 있다. 그리고 상기 덮개링은 상기 내설 홈이 개방된 쪽의 상기 제1 브레이크 몸체에 결합되어 상기 내설 홈에 설치된 상기 솔레노이드 및 리니어 부시를 상기 제1 브레이크 몸체에 구속한다.In the brake device having a toothed brake according to the present invention, the first brake may include a first brake body and a cover ring. The first brake body has a plurality of inner grooves in which a plurality of solenoids and a plurality of linear bushes are respectively formed in a ring shape. The cover ring is coupled to the first brake body on the side where the internal snow groove is open to restrain the solenoid and the linear bush installed in the internal snow groove to the first brake body.

본 발명에 따른 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치에 있어서, 상기 제2 브레이크는 외주면의 가장자리 둘레에 상기 제2 치형이 형성되고, 중심 부분에 상기 모터의 출력축이 스플라인 구조로 결합되게 중공홀이 형성되어 있다.In the brake device having a toothed brake according to the present invention, the second brake has a second tooth formed around an edge of an outer circumferential surface thereof, and a hollow hole is formed in a central portion such that the output shaft of the motor is coupled in a splined structure. .

본 발명에 따른 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치에 있어서, 상기 홀딩 링은 상기 복수의 솔레노이드에 대응되게 상기 복수의 자석이 각각 설치되는 자석 설치홈이 형성되고, 중심에 엔코더가 설치되는 엔코더 설치구멍이 형성되어 있다.In the brake device having a toothed brake according to the present invention, the holding ring is provided with a magnet mounting groove in which the plurality of magnets are respectively installed to correspond to the plurality of solenoids, and an encoder mounting hole in which an encoder is installed in the center thereof. It is.

본 발명은 또한, 양쪽으로 중공형의 출력축이 돌출되게 설치된 모터와, 상기 모터의 출력축 방향으로 상기 모터에 직렬로 결합되어 상기 출력축의 구동을 브레이킹하는 브레이크 장치를 포함하는 모터 조립체를 포함한다. 이때 상기 브레이크 장치는 제1 브레이크, 제2 브레이크, 홀딩 링 및 복수의 솔레노이드를 포함한다. 상기 제1 브레이크는 상기 모터의 출력축 방향으로 이동 가능하게 상기 모터의 외측에 설치되며, 상기 모터의 일단부를 향하는 면의 둘레에 제1 치형이 형성되어 있다. 상기 제2 브레이크는 상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보게 설치되며, 상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보는 면에 상기 제1 치형에 맞물릴 수 있는 제2 치형이 형성되어 있고, 상기 모터의 일단부로 돌출된 상기 모터의 출력축에 고정 설치된다. 상기 홀딩 링은 상기 제2 브레이크를 사이에 두고 상기 제1 브레이크와 마주보게 위치하며 상기 모터의 외측에 연결되어 고정되며, 가장자리 둘레에 설치되는 복수의 자석이 발생시키는 자석으로 상기 제1 브레이크를 당겨 상기 제1 치형을 상기 제2 치형에 맞물리게 결합시켜 상기 제1 브레이크를 상기 제2 브레이크에 홀딩한다. 그리고 상기 복수의 솔레노이드는 상기 복수의 자석에 대응하는 상기 브레이크의 위치에 설치되어 상기 복수의 자석에 반대되는 자력을 발생시켜 상기 제2 브레이크에서 상기 제2 브레이크를 이격시킨다.The present invention also includes a motor assembly including a motor having a hollow output shaft protruded on both sides thereof, and a brake device coupled in series with the motor in the direction of the output shaft of the motor to brake driving of the output shaft. In this case, the brake device includes a first brake, a second brake, a holding ring, and a plurality of solenoids. The first brake is installed outside the motor so as to be movable in the direction of the output shaft of the motor, and a first tooth is formed around a surface facing one end of the motor. The second brake may be installed to face a surface on which the first tooth of the first brake is formed, and the second tooth may engage the first tooth on a surface facing the surface on which the first tooth of the first brake is formed. Is formed and is fixed to the output shaft of the motor protruding to one end of the motor. The holding ring is positioned to face the first brake with the second brake interposed therebetween, and is connected to and fixed to the outside of the motor, and pulls the first brake with a magnet generated by a plurality of magnets installed around an edge. The first brake is engaged with the second tooth to hold the first brake to the second brake. The plurality of solenoids are installed at positions of the brakes corresponding to the plurality of magnets to generate a magnetic force opposite to the plurality of magnets, thereby separating the second brakes from the second brakes.

그리고 본 발명에 따른 브레이크 장치를 이용한 모터 조립체에 있어서, 상기 출력축은 상기 모터의 회전자 및 상기 제2 브레이크에 스플라인 구조로 결합된다.And in the motor assembly using the brake device according to the invention, the output shaft is coupled to the rotor and the second brake of the motor in a splined structure.

본 발명에 따른 브레이크 장치는 한 쌍의 치형의 브레이크가 맞물려 브레이킹 동작을 수행하기 때문에, 슬립 현상이 거의 발생하지 않아 기존의 마찰 방식과 비교하여 비교적 정확하게 정지력을 조절할 수 있다.Since the brake device according to the present invention performs the braking operation by engaging with the pair of toothed brakes, the slip phenomenon hardly occurs, so that the stopping force can be relatively accurately compared with the conventional friction mode.

또한 본 발명에 따른 브레이크 장치는 중공형의 출력축을 갖는 모터의 외측에 이동 가능하게 제1 브레이크가 설치되고, 제1 브레이크에 맞물리는 제2 브레이크가 출력축에 결합될 수 있는 중공홀이 형성된 구조를 갖기 때문에, 중공홀을 배선을 위한 공간 뿐만 아니라 다른 공간으로 활용할 수 있는 이점이 있다.The braking device according to the present invention is a braking device having a structure in which a first brake is provided movably outside a motor having a hollow output shaft and a hollow hole through which a second brake engaged with the first brake can be coupled to the output shaft is formed It is advantageous that the hollow hole can be utilized as a space for wiring as well as another space.

또한 본 발명에 따른 브레이크 장치는 출력축을 갖는 모터의 외측에 이동 가능하게 제1 브레이크가 설치되고, 제1 브레이크에 맞물리는 제2 브레이크가 출력축에 결합되어 직렬로 설치된 구조를 갖기 때문에, 브레이크 장치가 차지하는 공간을 최소화하여 모터를 포함한 브레이크 장치를 컴팩트하게 제조할 수 있다. 이로 인해 모터를 포함한 브레이크 장치의 설치 공간이 협소한 부분, 예컨대 로봇의 1자유도 관절 부분에 용이하게 적용할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the brake device according to the present invention has a structure in which the first brake is movable outside the motor having the output shaft, and the second brake engaged with the first brake is coupled to the output shaft and installed in series, the brake device is By minimizing the space required, the brake device including the motor can be manufactured compactly. Thereby, there is an advantage that the installation space of the braking device including the motor can be easily applied to a portion having a narrow space, for example, a 1 DOF joint portion of the robot.

또한 본 발명에 따른 브레이크 장치는 모터의 출력축과 결합되는 제2 브레이크는 스플라인 구조를 갖기 때문에, 모터의 출력축을 제2 브레이크에 안정적이면서 쉽게 설치할 수 있다. 또한 출력축은 제2 브레이크 이외에도, 모터의 회전자 및 상대 엔코더에도 스플라인 구조로 결합되기 때문에, 출력축을 모터 및 상대 엔코더에 안정적이면서 쉽게 설치할 수 있다.In addition, since the brake device according to the present invention has a spline structure in which the second brake coupled to the output shaft of the motor has a spline structure, the output shaft of the motor can be stably and easily installed on the second brake. In addition, since the output shaft is coupled to the rotor and the relative encoder of the motor in addition to the second brake in a spline structure, the output shaft can be installed stably and easily on the motor and the relative encoder.

또한 본 발명에 따른 브레이크 장치는 자력을 이용하여 제1 및 제2 브레이크를 맞물리게 하여 브레이킹 동작을 수행하고, 브레이킹 동작에 필요한 자력에 반대되는 자력을 솔레노이드를 통하여 제공하여 제2 브레이크에서 제1 브레이크를 분리하여 브레이킹을 해제하는 동작을 수행하고, 제1 브레이크는 리니어 부시와 같은 가이드를 따라서 부드럽게 이동하기 때문에, 브레이킹 및 브레이킹 해제를 신속하면서 정확하게 수행할 수 있다.In addition, the brake apparatus according to the present invention performs a braking operation by engaging the first and second brakes by using magnetic force, and provides a magnetic force opposite to the magnetic force necessary for the braking operation through the solenoid to apply the first brake to the second brake. It performs the operation of releasing and breaking the break, and the first brake smoothly moves along the guide such as the linear bush, so that braking and unbreaking can be performed quickly and accurately.

또한 본 발명에 따른 1축 토크 센서는 출력축이 결합되는 면과 마주보는 쪽이 개방된 관형으로, 외주면에 서로 반대로 경사진 한 쌍의 빔이 연속적으로 형성되고, 축 방향에 대해서 서로 마주보는 쪽에 각각 위치하는 한 쌍의 경사진 빔에 각각 설치된 스트레인 게이지를 이용하여 보상회로를 구성함으로써, 출력축이 회전하는 1축 방향의 토크 이외의 다른 외력에 의한 토크를 구조적으로 상쇄시켜 해당 방향에서 발생되는 토크를 정밀하게 측정할 수 있다. 즉 도 20에서 확인할 수 있는 바와 같이, 출력축이 회전하는 1축 방향 이외의 다른 방향으로 작용하는 외력에 따른 토크가 상쇄되는 것을 확인할 수 있다.In addition, the one-axis torque sensor according to the present invention is an open tubular side facing the side to which the output shaft is coupled, a pair of beams inclined opposite to each other on the outer circumferential surface is formed continuously, respectively on the side facing each other in the axial direction Compensation circuits are constructed using strain gauges installed on a pair of inclined beams, respectively, so that the torque generated in the corresponding direction is structurally canceled by structurally canceling torque caused by an external force other than the torque in the axial direction in which the output shaft rotates. It can measure precisely. That is, as can be seen in Figure 20, it can be confirmed that the torque due to the external force acting in a direction other than the one axis direction in which the output shaft is rotated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치를 구비하는 1축 관절 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 1축 관절 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 모터에 설치된 브레이크 장치를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 모터에 설치된 브레이크 장치를 보여주는 부분 절개 사시도이다.
도 5는 도 3의 모터에 설치된 브레이크 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 브레이크 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 브레이크 장치의 제1 및 제2 브레이크를 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치가 브레이킹 동작을 수행하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치가 브레이킹을 해제한 상태를 보여주는 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 1축 관절 모듈이 적용된 로봇 관절을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서를 보여주는 사시도이다.
도 16 및 도 17은 도 15의 1축 토크 센서를 보여주는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서를 매개로 설치된 로봇 관절을 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서를 매개로 설치된 로봇 관절을 보여주는 부분 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서에 6축 방향으로 발생하는 힘에 따른 4개의 스트레인 게이지에서 측정된 토크 값을 보여주는 표이다.
1 is a perspective view showing a one-axis joint module having a brake device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the uniaxial joint module of FIG. 1. FIG.
3 is a perspective view illustrating a brake device installed in the motor of FIG. 1.
4 is a partially cutaway perspective view showing a brake device installed in the motor of FIG. 3.
5 is an exploded perspective view illustrating a brake device installed in the motor of FIG. 3.
6 is a perspective view showing a brake device according to an embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view illustrating the brake device of FIG. 6.
FIG. 8 is a view illustrating first and second brakes of the brake device of FIG. 6.
9 and 10 are views illustrating a state in which a brake device performs a braking operation according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are views illustrating a state in which a brake device releases braking according to an embodiment of the present invention.
13 and 14 illustrate a robot joint to which a one-axis joint module is applied according to an embodiment of the present invention.
15 is a perspective view showing a one-axis torque sensor according to an embodiment of the present invention.
16 and 17 are cross-sectional views illustrating the uniaxial torque sensor of FIG. 15.
18 is a view showing a robot joint installed through a single axis torque sensor according to an embodiment of the present invention.
19 is a partial cross-sectional view showing a robot joint installed through a single axis torque sensor according to an embodiment of the present invention.
20 is a table showing torque values measured in four strain gauges according to a force generated in a six-axis direction in a one-axis torque sensor according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치를 구비하는 1축 관절 모듈을 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 1축 관절 모듈을 보여주는 분해 사시도이다.1 is a perspective view showing a one-axis joint module having a brake device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the uniaxial joint module of FIG. 1. FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)은 출력축(20)을 갖는 모터(19), 감속기(17), 절대 엔코더(15), 1축 토크 센서(13) 및 브레이크 장치(21)를 포함하며, 그 외 토크센서 엠프(11), 상대 엔코더(23)와 모터 제어기(25)를 더 포함한다. 여기서 모터(19)는 양쪽으로 중공형의 출력축(20)이 돌출되게 설치된 구조를 갖는다. 감속기(17)는 모터(19)의 일측으로 돌출된 출력축(20) 부분에 결합된다. 절대 엔코더(15)는 감속기(17) 앞쪽으로 돌출된 출력축(20) 부분에 결합된다. 1축 토크 센서(13)는 절대 엔코더(15) 앞으로 돌출된 출력축(20) 부분에 결합되어 출력축(20) 방향으로 발생되는 토크를 측정한다. 브레이크 장치(21)는 모터(19)의 출력축(20) 방향으로 모터(19)의 타측 부분에 직렬로 결합되어 출력축(20)의 구동을 브레이킹한다. 상대 엔코더(23)는 브레이크 장치(21)의 홀딩 링(60) 쪽으로 돌출된 모터(19)의 출력축(20) 부분에 결합된다. 그리고 모터 제어기(25)는 홀딩 링(60)에 결합되어 상대 엔코더(23)의 외측에 위치하며, 모터(19)의 구동을 제어한다.1 and 2, the one-axis joint module 10 according to the embodiment of the present invention includes a motor 19 having an output shaft 20, a reducer 17, an absolute encoder 15, a one-axis torque sensor. 13 and a brake device 21, and further includes a torque sensor amplifier 11, a relative encoder 23 and a motor controller 25. In this case, the motor 19 has a structure in which hollow output shafts 20 protrude from both sides. The reducer 17 is coupled to a portion of the output shaft 20 protruding to one side of the motor 19. The absolute encoder 15 is coupled to the portion of the output shaft 20 protruding toward the front of the reducer 17. The one-axis torque sensor 13 is coupled to the portion of the output shaft 20 protruding in front of the absolute encoder 15 to measure the torque generated in the direction of the output shaft 20. The brake device 21 is coupled in series with the other side of the motor 19 in the direction of the output shaft 20 of the motor 19 to break the driving of the output shaft 20. The relative encoder 23 is coupled to the portion of the output shaft 20 of the motor 19 that protrudes toward the holding ring 60 of the brake device 21. The motor controller 25 is coupled to the holding ring 60 and positioned outside the relative encoder 23 to control the driving of the motor 19.

이때 1축 토크 센서(13)의 위쪽에 토크 센서 엠프(11)가 설치된다. 토크 센서 엠프(11)는 1축 토크 센서(13)에 설치된 스트레인 게이지에서 출력되는 신호를 증폭하는 기능을 수행한다. 즉 스트레인 게이지에서 출력되는 신호는 미약하기 때문에, 토크 센서 엠프(11)를 통하여 해당 신호를 증폭한다. 토크 센서 엠프(11)를 1축 토크 센서(13)의 위에 근접하게 설치하는 것이 바람직하다. 이유는 스트레인 게이지에서 출력되는 신호는 미약하기 때문에, 1축 토크 센서(13)에서 토크 센서 엠프(11)를 멀게 설치할 경우 신호 왜곡에 따른 정확한 토크를 산출할 수 없기 때문이다. 따라서 가능한 토크 센서 엠프(11)는 1축 토크 센서(13)에 근접하게 설치하는 것이 바람직하다.At this time, the torque sensor amplifier 11 is installed above the one-axis torque sensor 13. The torque sensor amplifier 11 performs a function of amplifying a signal output from the strain gauge installed in the one-axis torque sensor 13. That is, since the signal output from the strain gauge is weak, the corresponding signal is amplified through the torque sensor amplifier 11. It is preferable to provide the torque sensor amplifier 11 close to the one-axis torque sensor 13. The reason is that since the signal output from the strain gauge is weak, when the torque sensor amplifier 11 is installed far from the one-axis torque sensor 13, the accurate torque due to signal distortion cannot be calculated. Therefore, it is preferable to install the torque sensor amplifier 11 as close to the 1-axis torque sensor 13 as possible.

1축 토크 센서(13)는 제1 센서 고정핀(12a)을 매개로 절대 엔코더(15)에 고정 설치된다. 1축 토크 센서(13)의 외측은 제2 센서 고정핀(12b)을 매개로 감속기(17)의 외측에 결합되는 크로스롤러 베어링(14)에 결합된다. 1축 토크 센서(13)의 안쪽에 절대 엔코더(15)가 삽입되어 설치된다. 1축 토크 센서(13)는 외측에 결합되는 물체와 모터(19)의 구동에 따라 발생되는 토크를 측정하여 출력한다. 1축 토크 센서(13)에 작용하는 축 방향 이외의 하중은 출력축(20)과 연결된 크로스롤러 베어링(14)에서 잡아준다. 도시하진 않았지만, 1축 토크 센서(13)에는 복수의 스트레인 게이지가 설치된다.The one-axis torque sensor 13 is fixed to the absolute encoder 15 via the first sensor fixing pin 12a. The outer side of the single-axis torque sensor 13 is coupled to the cross roller bearing 14 coupled to the outer side of the reducer 17 via the second sensor fixing pin 12b. The absolute encoder 15 is inserted and installed inside the one-axis torque sensor 13. The one-axis torque sensor 13 measures and outputs torque generated by the object coupled to the outside and the driving of the motor 19. The load other than the axial direction acting on the uniaxial torque sensor 13 is picked up by the cross roller bearing 14 connected to the output shaft 20. Although not shown, a plurality of strain gauges are provided in the single-axis torque sensor 13.

모터(19)는 1축 토크 센서(13)에 연결되는 물체를 출력축(20)을 축으로 회전시키는 데 필요한 회전력을 제공한다.The motor 19 provides the rotational force necessary to rotate the output shaft 20 about the object connected to the one-axis torque sensor 13.

절대 엔코더(15)는 모터(19)에서 1축 토크 센서(13) 쪽으로 돌출된 출력축(20) 부분의 회전량을 감지하여 출력한다. 절대 엔코더(15)는 1축 토크 센서(13)의 내부에 설치되어 물체의 회전에 따른 실제 위치값을 제공하기 위한 회전량을 제공한다.The absolute encoder 15 detects and outputs the amount of rotation of the portion of the output shaft 20 protruding from the motor 19 toward the one-axis torque sensor 13. The absolute encoder 15 is installed inside the one-axis torque sensor 13 to provide a rotation amount for providing an actual position value according to the rotation of the object.

상대 엔코더(23)는 모터(19)에서 모터 제어기(25) 쪽으로 돌출된 출력축(20) 부분의 회전량을 검지하여 출력한다. 상대 엔코더(23)는 모터(19)에 근접한 쪽에 설치되어 모터(19)의 회전에 따른 실제 위치값을 제공하기 위한 회전량을 제공한다.The relative encoder 23 detects and outputs the amount of rotation of the portion of the output shaft 20 protruding from the motor 19 toward the motor controller 25. The relative encoder 23 is provided near the motor 19 to provide a rotation amount for providing an actual position value according to the rotation of the motor 19.

이와 같이 하나의 출력축(20)의 양단부에 절대 엔코더(15)와 상대 엔코더(23)를 각각 설치하는 이유는 다음과 같다. 즉 절대 엔코더(15)와 상대 엔코더(23)에서 감지한 출력축(20)의 회전량은 토크가 발생하지 않는 경우 동일하지만, 절대 엔코더(15) 쪽의 물체에 토크가 발생하는 경우 차이가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 절대 엔코더(15)는 회전하는 물체의 실제 위치값을 제공하기 위해서 사용되고, 상대 엔코더(23)는 모터(19)의 회전에 따른 실제 위치값을 제공하기 위해서 사용된다.The reason why the absolute encoder 15 and the relative encoder 23 are provided at both ends of one output shaft 20 as follows is as follows. That is, the amount of rotation of the output shaft 20 detected by the absolute encoder 15 and the relative encoder 23 is the same when no torque is generated, but a difference may occur when torque is generated on an object of the absolute encoder 15 side. Because there is. The absolute encoder 15 is thus used to provide the actual position value of the rotating object, and the relative encoder 23 is used to provide the actual position value as the motor 19 rotates.

모터(19)의 동력은 출력축(20)에 연결된 감속기(15) 및 1축 토크 센서(13)를 통하여 토크 센서에 연결된 물체, 예컨대 도 13의 경우 제2 관절(102)로 전달된다. 이때 1축 토크 센서(13)와 출력축(20)은 크로스롤러 베어링(14)에 지지되어 연결되어 있기 때문에, 출력축(20)은 1축 토크 센서(13)로 축 방향의 토크만을 전달한다. 즉 1축 토크 센서(13)에 작용하는 축 방향 이외의 하중은 출력축(20)과 연결된 크로스롤러 베어링(14)에서 잡아준다. 이로 인해 1축 토크 센서(13)에서 발생할 수 있는 상호간섭오차(crosstalk-error)를 잡아줄 수 있다.The power of the motor 19 is transmitted to the object connected to the torque sensor, for example the second joint 102 in the case of FIG. 13, via the reducer 15 and the one-axis torque sensor 13 connected to the output shaft 20. At this time, since the axial torque sensor 13 and the output shaft 20 are supported and connected to the cross roller bearing 14, the output shaft 20 transmits only the torque in the axial direction to the uniaxial torque sensor 13. That is, the load other than the axial direction acting on the uniaxial torque sensor 13 is held by the cross roller bearing 14 connected to the output shaft 20. As a result, it is possible to catch a crosstalk-error that may occur in the one-axis torque sensor 13.

본 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)의 브레이크 장치(21)는 한 쌍의 치형의 브레이크(40,50)가 맞물려 브레이킹 동작을 수행하기 때문에, 슬립 현상은 거의 발생하지 않는다. 이로 인해 브레이크 장치(21)는 기존의 마찰 방식과 비교하여 비교적 정확하게 정지력을 조절할 수 있다. 이때 모터(19)와, 모터(19)에 결합된 브레이크 장치(21)를 포함하여 모터 조립체(29)라 한다.Since the brake device 21 of the one-axis joint module 10 according to the present embodiment performs the braking operation by engaging the pair of teeth of the brakes 40 and 50, the slip phenomenon hardly occurs. This allows the brake device 21 to adjust the stopping force relatively accurately compared to the conventional friction method. In this case, the motor 19 and the brake device 21 coupled to the motor 19 are referred to as a motor assembly 29.

또한 본 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)의 1축 토크 센서(13)는 1축 방향, 즉 출력축(20)의 축 방향의 토크 이외의 다른 외력에 의한 토크를 구조적으로 상쇄시켜 해당 방향에서 발생되는 토크를 정밀하게 측정할 수 있다. 1축 토크 센서(13)에 대한 상세한 설명은 도 15 내지 도 20을 참조로 설명 부분에서 하도록 하겠다.In addition, the uniaxial torque sensor 13 of the uniaxial joint module 10 according to the present embodiment structurally cancels the torque by the external force other than the torque in the uniaxial direction, that is, the axial direction of the output shaft 20 in the corresponding direction It is possible to accurately measure the torque generated from. A detailed description of the one-axis torque sensor 13 will be given in the description with reference to FIGS. 15 to 20.

그리고 모터 제어기(25)는 복수의 제어기 설치핀(27)을 매개로 상대 엔코더(23)가 설치되는 브레이크 장치(21)의 홀딩 링(60)에 고정 설치된다.
The motor controller 25 is fixedly installed to the holding ring 60 of the brake device 21 in which the relative encoder 23 is installed via the plurality of controller installation pins 27.

본 실시예에 따른 모터 조립체(29)에 대해서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 1의 모터(19)에 설치된 브레이크 장치(21)를 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3의 모터(19)에 설치된 브레이크 장치(21)를 보여주는 부분 절개 사시도이다. 그리고 도 5는 도 3의 모터에 설치된 브레이크 장치(21)를 보여주는 분해 사시도이다.The motor assembly 29 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as follows. 3 is a perspective view illustrating the brake device 21 installed in the motor 19 of FIG. 1. 4 is a partially cutaway perspective view showing the brake device 21 installed in the motor 19 of FIG. 3. 5 is an exploded perspective view illustrating the brake device 21 installed in the motor of FIG. 3.

본 실시예에 따른 모터 조립체(29)는 전술된 바와 같이, 출력축(20)을 구비하는 모터(19)와 브레이크 장치(21)를 포함하며, 모터(19)에 브레이크 장치(21)를 고정 설치하기 위한 모터 브라켓(35)과 지지바(39)를 포함한다.As described above, the motor assembly 29 according to the present embodiment includes the motor 19 having the output shaft 20 and the brake device 21, and fixedly installing the brake device 21 to the motor 19. It includes a motor bracket 35 and a support bar 39 to.

출력축(20)은 중공형으로, 지지링(24)을 중심으로 한쪽으로 돌출된 제1 출력축(22)과, 반대쪽으로 돌출된 제2 출력축(26)을 포함한다. 제1 출력축(22)은 1축 토크 센서(13), 절대 엔코더(15) 및 감속기(17)에 결합된다. 제2 출력축(24)은 모터(19)의 회전자(19b), 브레이크 장치(21)의 제2 브레이크(50) 및 상대 엔코더(23)에 결합된다. 출력축(20)에서 외경은 지지링(24)이 가장 크며, 다음으로 제2 출력축(26) 및 제1 출력축(24) 순의 크기를 가질 수 있다.The output shaft 20 is hollow and includes a first output shaft 22 protruding to one side about the support ring 24 and a second output shaft 26 protruding to the opposite side. The first output shaft 22 is coupled to the uniaxial torque sensor 13, the absolute encoder 15 and the reducer 17. The second output shaft 24 is coupled to the rotor 19b of the motor 19, the second brake 50 of the brake device 21, and the relative encoder 23. In the output shaft 20, the outer diameter of the support ring 24 may be the largest, and may have a size of the second output shaft 26 and the first output shaft 24.

이때 제2 출력축(26)은 모터(19)의 회전자(19b), 브레이크 장치(21)의 제2 브레이크(50) 및 상대 엔코더(23)에 스플라인 구조로 결합된다. 즉 제2 출력축(26)의 외주면에는 복수의 스플라인 홈(28)이 제2 출력축(20)의 축 방향으로 형성되어 있다. 또한 모터(19)의 회전자(19b), 브레이크 장치(21)의 제2 브레이크(50) 및 상대 엔코더(23)에는 복수의 스플라인 홈(28)에 대응되게 스플라인 돌기(30)가 형성되어 있다.In this case, the second output shaft 26 is coupled to the rotor 19b of the motor 19, the second brake 50 of the brake device 21, and the relative encoder 23 in a spline structure. That is, a plurality of spline grooves 28 are formed in the axial direction of the second output shaft 20 on the outer circumferential surface of the second output shaft 26. Further, spline protrusions 30 are formed in the rotor 19b of the motor 19, the second brake 50 of the brake device 21, and the counterpart encoder 23 so as to correspond to the plurality of spline grooves 28. .

이와 같이 스플라인 구조로 출력축(20)에 모터(19), 브레이크 장치(21) 및 상대 엔코더(23)가 결합된 구조를 갖기 때문에, 출력축(20)을 모터(19), 브레이크 장치(21) 및 상대 엔코더(23)에 안정적이면서 쉽게 설치할 수 있다. 또한 출력축(20)은 중공형이기 때문에, 구멍(20a)을 통하여 배선을 위한 공간 뿐만 아니라 다른 공간으로 활용할 수 있다.Since the spline structure has a structure in which the motor 19, the brake device 21, and the relative encoder 23 are coupled to the output shaft 20, the output shaft 20 is connected to the motor 19, the brake device 21, and the spline structure. It is possible to install it stably at the counterpart encoder 23 easily. In addition, since the output shaft 20 is hollow, the output shaft 20 can be utilized not only for wiring but also for other spaces through the holes 20a.

모터(19)는 회전자(19b)의 중심이 중공형으로 형성된 중고형 모터로서, 모터 케이스(31)와, 모터 케이스(31)의 내부에 설치된 회전자(19b) 및 고정자(19a)를 포함한다. 모터 케이스(31)는 외측에 모터 브라켓(35) 및 브레이크 장치(21)가 설치될 수 있는 복수의 설치대(33)가 마련되어 있다. 복수의 설치대(33)는 모터 브라켓(35)이 고정 설치되는 브라켓 설치대(33a)와, 브레이크 장치(21)가 이동 가능하게 설치되는 브레이크 설치대(33b)를 포함한다. 이때 브라켓 설치대(33a) 및 브레이크 설치대(33b)는 제1 출력축(22)이 돌출되는 부분에 근접한 모터 케이스(31)의 외측면에서 밖으로 돌출되게 형성된다. 제1 출력축(22)이 위치하는 통하여 브라켓 설치대(33a) 위에 모터 브라켓(35)이 고정 설치된다. 모터 브라켓(35)이 설치되는 방향의 반대쪽 즉, 모터 케이스(31)의 타측을 통하여 모터 케이스(31)의 외측으로 삽입되어 브레이크 설치대(33b) 위에 브레이크 장치(21)가 이동 가능하게 설치된다. 즉 복수의 설치대(33)를 중심으로 제1 출력축(22)이 인출된 부분에 모터 브라켓(35)이 설치되고, 반대쪽에 브레이크 장치(21)가 설치된다.The motor 19 is a used-type motor in which the center of the rotor 19b is hollow, and includes a motor case 31, a rotor 19b and a stator 19a provided inside the motor case 31. do. The motor case 31 is provided with a plurality of mounting tables 33 on which the motor bracket 35 and the brake device 21 can be installed. The plurality of mounts 33 includes a bracket mount 33a on which the motor bracket 35 is fixed and a brake mount 33b on which the brake device 21 is movable. At this time, the bracket mount 33a and the brake mount 33b are formed to protrude outward from the outer surface of the motor case 31 proximate to the portion where the first output shaft 22 protrudes. The motor bracket 35 is fixedly installed on the bracket mount 33a through which the first output shaft 22 is located. The brake device 21 is movably installed on the brake mount 33b by being inserted out of the motor case 31 through the other side of the direction in which the motor bracket 35 is installed, that is, through the other side of the motor case 31. That is, the motor bracket 35 is installed in the portion where the first output shaft 22 is drawn out around the plurality of mounting tables 33, and the brake device 21 is installed on the opposite side.

모터 브라켓(35)은 모터 체결핀(32)을 매개로 브라켓 설치대(33a)에 고정 설치된다. 모터 브라켓(35)은 원판 형상으로, 중심 부분에 출력축(20)의 제2 출력축(26)이 삽입될 수 있는 관통구멍(35a)이 형성되어 있으며, 관통구멍(35a)의 내경은 출력축(20)의 지지링(24)의 외경 보다는 작게 형성된다. 모터 브라켓(35)은 가장자리 둘레에 모터 체결핀 설치구멍(36)과 지지바 체결핀 설치구멍(38)이 형성되어 있다.The motor bracket 35 is fixed to the bracket mount 33a via the motor fastening pin 32. The motor bracket 35 has a disc shape, and has a through hole 35a in which a second output shaft 26 of the output shaft 20 can be inserted in the center portion, and an inner diameter of the through hole 35a is the output shaft 20. It is formed smaller than the outer diameter of the support ring 24. The motor bracket 35 has a motor fastening pin mounting hole 36 and a support bar fastening pin mounting hole 38 formed around an edge thereof.

그리고 브레이크 장치(21)는 리니어 부시(80)를 매개로 브레이크 설치대(33b)에 이동 가능하게 설치된다. 브레이크 장치(21)는 모터 브라켓(35)에 복수의 지지바(39)를 매개로 결합되어 모터(19)를 브레이크 장치(21)와 모터 브라켓(35) 사이에 고정한다. 이때 복수의 지지바(39)는 모터 브라켓(35)과 브레이크 장치(21)의 사이에 개재된 상태에서, 모터 브라켓(35)의 외측과 브레이크 장치(21)의 외측에서 지지바(39)로 삽입되는 지지바 체결핀(34)에 의해 고정 설치된다.The brake device 21 is installed to the brake mount 33b so as to be movable through the linear bush 80. The brake device 21 is coupled to the motor bracket 35 via a plurality of support bars 39 to fix the motor 19 between the brake device 21 and the motor bracket 35. In this case, the plurality of support bars 39 are interposed between the motor bracket 35 and the brake device 21 to the support bars 39 from the outside of the motor bracket 35 and the outside of the brake device 21. It is fixedly installed by the support bar fastening pins 34 to be inserted.

이와 같은 본 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)은 모터(19)의 출력축(20)의 구동이 브레이킹 장치(21)에 의해 제어된다. 브레이킹이 해제된 상태에서, 모터(19)의 출력축(20)의 구동에 따라 1축 토크 센서(13) 부분이 회전한다. 1축 토크 센서(13)에 연결되는 물체를 회전시킨다. 반대로 브레이크 장치(21)가 브레이킹 동작을 수행하는 경우, 모터(19)의 출력축(20)의 구동을 홀딩한다.
In this one-axis joint module 10 according to the present embodiment, the driving of the output shaft 20 of the motor 19 is controlled by the braking device 21. In the state in which the braking is released, the one-axis torque sensor 13 portion rotates in accordance with the drive of the output shaft 20 of the motor 19. The object connected to the uniaxial torque sensor 13 is rotated. On the contrary, when the brake device 21 performs the braking operation, the drive of the output shaft 20 of the motor 19 is held.

본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)에 대해서 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치(21)를 보여주는 사시도이다. 도 7은 도 6의 브레이크 장치(21)를 보여주는 분해 사시도이다. 그리고 도 8은 도 6의 브레이크 장치(21)의 제1 및 제2 브레이크(40,50)를 보여주는 도면이다.The brake device 21 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8 as follows. 6 is a perspective view showing a brake device 21 according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an exploded perspective view showing the brake device 21 of FIG. 6. FIG. 8 is a view illustrating first and second brakes 40 and 50 of the brake device 21 of FIG. 6.

본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)는 제1 브레이크(40)와 제2 브레이크(50)를 포함하며, 홀딩 링(60), 복수의 솔레노이드(70) 및 복수의 리니어 부시(80)를 더 포함한다. The brake device 21 according to the present embodiment includes a first brake 40 and a second brake 50, and further includes a holding ring 60, a plurality of solenoids 70, and a plurality of linear bushes 80. Include.

제1 브레이크(40)는 모터(19)의 출력축(20) 방향으로 이동 가능하게 모터(19)의 외측에 설치되며, 모터(19)의 일단부를 향하는 면의 둘레에 제1 치형(41)이 형성되어 있다.The first brake 40 is installed on the outside of the motor 19 so as to be movable in the direction of the output shaft 20 of the motor 19, and the first teeth 41 are formed around the surface facing one end of the motor 19. Formed.

제2 브레이크(50)는 제1 브레이크(40)의 제1 치형(41)이 형성된 면과 마주보게 설치되며, 제1 브레이크(40)의 제1 치형(41)이 형성된 면과 마주보는 면에 제1 치형(41)에 맞물릴 수 있는 제2 치형(51)이 형성되어 있고, 모터(19)의 일단부로 돌출된 모터(19)의 출력축(20)에 고정 설치된다. 제2 브레이크(50)는 외주면의 가장자리 둘레에 제2 치형(51)이 형성되고, 중심 부분에 모터(19)의 출력축(20)이 스플라인 구조로 결합되게 중공홀(53)이 형성되어 있다.The second brake 50 is installed to face the surface on which the first teeth 41 of the first brake 40 are formed, and on the surface facing the surface on which the first teeth 41 of the first brake 40 are formed. A second tooth 51, which can be engaged with the first tooth 41, is formed, and is fixed to the output shaft 20 of the motor 19 protruding to one end of the motor 19. The second brake 50 has a second tooth 51 formed around the edge of the outer circumferential surface, and a hollow hole 53 is formed in the center portion such that the output shaft 20 of the motor 19 is coupled in a splined structure.

제1 브레이크(40)가 제2 브레이크(50) 쪽으로 이동하여 제1 치형(41)이 제2 치형(51)에 맞물리게 결합되면 모터(19)의 출력축(20)에 대한 브레이킹을 수행한다. 그리고 제1 브레이크(40)가 제2 브레이크(50)에서 분리되면 모터(19)의 출력축(20)에 대한 브레이킹을 해제한다. 제2 브레이크(50)에 대한 제1 브레이크(40)의 이동은 홀딩 링(60)에 내설된 복수의 자석(63)과 제1 브레이크(40)에 내설된 복수의 솔레노이드(70)에 의해 수행된다.When the first brake 40 moves toward the second brake 50 so that the first tooth 41 is engaged with the second tooth 51, braking of the output shaft 20 of the motor 19 is performed. When the first brake 40 is separated from the second brake 50, braking of the output shaft 20 of the motor 19 is released. The movement of the first brake 40 relative to the second brake 50 is performed by the plurality of magnets 63 in the holding ring 60 and the plurality of solenoids 70 in the first brake 40. do.

이때 제1 브레이크(40)는 제1 브레이크 몸체(43)와 덮개링(45)을 포함한다. 제1 브레이크 몸체(43)는 링 형상으로 중심 부분에 모터에 외측에 삽입될 수 있는 관통구멍(42)이 형성되어 있다. 제1 브레이크 몸체(43)는 복수의 솔레노이드(70) 및 복수의 리니어 부시(80)가 각각 내설되는 복수의 내설 홈(44)이 형성되어 있다. 덮개링(45)은 내설 홈(44)이 개방된 쪽의 제1 브레이크 몸체(43)에 덮개링 체결핀(47)을 매개로 결합되어 내설 홈(44)에 설치된 솔레노이드(70) 및 리니어 부시(80)를 제1 브레이크 몸체(43)에 구속한다.In this case, the first brake 40 includes a first brake body 43 and a cover ring 45. The first brake body 43 has a ring shape and has a through hole 42 which can be inserted into the motor at the center portion. The first brake body 43 is formed with a plurality of internal snow grooves 44 in which a plurality of solenoids 70 and a plurality of linear bushes 80 are respectively installed. The cover ring 45 is coupled to the first brake body 43 on the side where the internal snow groove 44 is opened via the cover ring fastening pin 47, and the solenoid 70 and the linear bush installed in the snow snow groove 44. Constraints 80 to the first brake body 43.

제1 및 제2 브레이크(40,50)에 형성된 제1 및 제2 치형(41,51)은 서로 맞물릴 수 있도록 돌기(41a,51a)와 홈(41b,51b)이 연속적으로 형성된 구조를 갖는다. 이때 제1 및 제2 브레이크(40,50)의 브레이킹 능력은 돌기(41a,51a)의 경사각(θ)에 의해 좌우된다. 즉 돌기(41a,51a)의 경사각(θ)이 90도에 가까울수록 브레이킹 능력은 증가하고, 돌기(41a,51a)의 경사각(θ)이 0도에 가까울수록 브레이킹 능력은 떨어진다.The first and second teeth 41 and 51 formed on the first and second brakes 40 and 50 have a structure in which the protrusions 41a and 51a and the grooves 41b and 51b are continuously formed to be engaged with each other. . At this time, the braking ability of the first and second brakes 40 and 50 depends on the inclination angle θ of the protrusions 41a and 51a. That is, the braking ability increases as the inclination angles θ of the protrusions 41a and 51a are closer to 90 degrees, and the braking ability is lowered as the inclination angles θ of the protrusions 41a and 51a are closer to 0 degrees.

제1 및 제2 치형(41,51)을 형성하는 돌기(41a,51a)와 홈(41b,51b)은 서로 맞물릴 수 있는 형상을 가지며, 예컨대 삼각 또는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 치형(41,51)이 사다리꼴 형태로 형성된 예를 개시하였다.The projections 41a and 51a and the grooves 41b and 51b forming the first and second teeth 41 and 51 have a shape that can be engaged with each other, for example, may be formed in a triangular or trapezoidal shape. It is not limited. In this embodiment, an example in which the first and second teeth 41 and 51 are formed in a trapezoidal shape is disclosed.

제1 및 제2 브레이크(40,50)가 맞물려 브레이킹을 수행할 때, 출력축(20)에 브레이킹 능력 보다 큰 회전력이 작용할 경우, 제1 및 제2 브레이크(40,50) 간의 맞물림이 해제될 수 있다. 이때 홀딩 링(60)의 자석(63)이 제1 브레이크(40)를 자력으로 제2 브레이크(50) 쪽으로 끌어 당기고 있기 때문에, 제1 브레이크(40)는 제2 브레이크(50)를 타고 회전한다. 이와 같이 출력축(20)에 브레이킹 능력 보다 큰 회전력이 작용할 경우, 제1 및 제2 브레이크(40,50) 간의 맞물림이 해제될 수 있도록 구성한 이유는, 제1 및 제2 브레이크(40,50)의 손상을 포함하여 모터(19)에 과부하가 걸려 손상되는 것을 억제하기 위해서이다.When the first and second brakes 40 and 50 are engaged with each other to perform braking, when a rotation force greater than the braking capability is applied to the output shaft 20, the engagement between the first and second brakes 40 and 50 may be released. have. At this time, since the magnet 63 of the holding ring 60 pulls the first brake 40 toward the second brake 50 by magnetic force, the first brake 40 rotates on the second brake 50. . In this way, when the rotational force greater than the braking ability is applied to the output shaft 20, the reason why the engagement between the first and second brakes 40 and 50 is released is because of the first and second brakes 40 and 50. This is to prevent the motor 19 from being overloaded due to damage including damage.

홀딩 링(60)은 제2 브레이크(50)를 사이에 두고 제1 브레이크(40)와 마주보게 위치하며 모터(19)의 외측에 연결되어 고정된다. 홀딩 링(60)은 가장자리 둘레에 설치되는 복수의 자석(63)이 발생시키는 자력으로 제1 브레이크(40)를 당겨 제1 치형(41)을 제2 치형(51)에 맞물리게 결합시켜 제1 브레이크(40)를 제2 브레이크(50)에 홀딩한다. 홀딩 링(60)은 링 몸체(61)와, 링 몸체(61)에 복수의 솔레노이드(70)에 대응되게 복수의 자석(63)이 각각 설치되는 자석 설치홈(65)이 형성되고, 중심에 상대 엔코더(23)가 설치되는 엔코더 설치구멍(69)이 형성되어 있다. 또한 링 몸체(61)의 외측으로 돌출되게 지지바 설치구멍(68)을 갖는 지지바 설치대(67)가 형성되어 있다.The holding ring 60 is positioned to face the first brake 40 with the second brake 50 therebetween, and is connected to and fixed to the outside of the motor 19. The holding ring 60 pulls the first brake 40 with a magnetic force generated by a plurality of magnets 63 installed around the edge to engage the first tooth 41 with the second tooth 51 to engage the first brake. Hold 40 at the second brake 50. The holding ring 60 is formed with a ring body 61 and a magnet mounting groove 65 in which a plurality of magnets 63 are respectively installed in the ring body 61 to correspond to the plurality of solenoids 70. The encoder mounting hole 69 in which the counter encoder 23 is provided is formed. In addition, a support bar mount 67 having a support bar mount hole 68 to protrude outward of the ring body 61 is formed.

복수의 솔레노이드(70)는 복수의 자석(63)에 대응하는 제1 브레이크(40)의 위치에 설치되어 복수의 자석(63)에 반대되는 자력을 발생시켜 제2 브레이크(50)에서 제1 브레이크(40)를 이격시킨다.The plurality of solenoids 70 are installed at the positions of the first brakes 40 corresponding to the plurality of magnets 63 to generate magnetic forces opposite to the plurality of magnets 63, thereby providing the first brakes in the second brakes 50. Space (40).

그리고 복수의 리니어 부시(80)는 모터(19)와 제1 브레이크(40)를 연결하며, 모터(19)의 외측에서 제1 브레이크(40)를 모터(19)의 출력축(20) 방향으로의 이동을 안내한다. 이때 리니어 부시(80)는 샤프트(81)와 리니어 가이드(83)를 포함한다. 리니어 가이드(83)는 샤프트(81)가 삽입되어 출력축(20) 방향으로 이동할 수 있도록 안내하며, 제1 브레이크(40)의 내설 홈(44)에 내설된다. 그리고 샤프트(81)는 일단부가 모터 케이스(31)의 브레이크 설치대(33b)에 고정되고, 타단부가 리니어 가이드(83)에 삽입된다. 이러한 샤프트(81)는 고정핀(85)과 로드(87)를 포함한다. 고정핀(85)은 모터 케이스(31)의 브레이크 설치대(33b)에 설치되고, 로드(87)의 일단부에 체결된다. 로드(87)는 리니어 가이드(83)에 삽입된다. 따라서 제1 브레이크(40)가 이동할 때, 복수의 리니어 부시(80)를 매개로 자연스럽게 출력축(20) 방향으로 좌우로 이동한다.The plurality of linear bushes 80 connect the motor 19 and the first brake 40, and the first brake 40 is connected to the output shaft 20 of the motor 19 from the outside of the motor 19. Guide the move. In this case, the linear bush 80 includes a shaft 81 and a linear guide 83. The linear guide 83 guides the shaft 81 to be inserted and moves in the direction of the output shaft 20, and is installed in the internal snow groove 44 of the first brake 40. One end of the shaft 81 is fixed to the brake mount 33b of the motor case 31, and the other end of the shaft 81 is inserted into the linear guide 83. This shaft 81 includes a fixing pin 85 and a rod 87. The fixing pin 85 is attached to the brake mount 33b of the motor case 31 and fastened to one end of the rod 87. The rod 87 is inserted into the linear guide 83. Therefore, when the first brake 40 moves, the plurality of linear bushes 80 naturally move left and right in the direction of the output shaft 20.

이와 같이 본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)는 한 쌍의 치형(41,51)의 브레이크(40,50)가 맞물려 브레이킹 동작을 수행하기 때문에, 기존의 마찰 방식과 비교하여 슬립 현상이 거의 발생하지 않기 때문에, 비교적 정확하게 정지력을 조절할 수 있다.As described above, since the brake device 21 according to the present exemplary embodiment performs the braking operation by engaging the brakes 40 and 50 of the pair of teeth 41 and 51, slippage is almost occurred as compared with the conventional friction method. As a result, the stopping force can be adjusted relatively accurately.

또한 본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)는 출력축(20)을 갖는 모터(19)의 외측에 이동 가능하게 제1 브레이크(40)가 설치되고, 제1 브레이크(40)에 맞물리는 제2 브레이크(50)가 출력축(20)에 결합될 수 있는 중공홀(53)이 형성된 구조를 갖기 때문에, 중공홀(53)을 배선을 위한 공간 뿐만 아니라 다른 공간으로 활용할 수 있는 이점이 있다.In addition, in the brake device 21 according to the present embodiment, the first brake 40 is installed on the outside of the motor 19 having the output shaft 20 so as to be movable, and the second brake is engaged with the first brake 40. Since the 50 has a structure in which the hollow hole 53 that can be coupled to the output shaft 20 is formed, there is an advantage that the hollow hole 53 can be utilized as another space as well as a space for wiring.

또한 본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)는 출력축(20)을 갖는 모터(19)의 외측에 이동 가능하게 제1 브레이크(40)가 설치되고, 제1 브레이크(40)에 맞물리는 제2 브레이크(50)가 출력축(20)에 결합되어 직렬로 설치된 구조를 갖기 때문에, 브레이크 장치(21)가 차지하는 공간을 최소화하여 모터(19)를 포함한 브레이크 장치(21)를 컴팩트하게 제조할 수 있다. 이로 인해 모터(19)를 포함한 브레이크 장치(20)의 설치 공간이 협소한 부분, 예컨대 로봇의 1자유도 관절 부분에 용이하게 적용할 수 있는 이점이 있다.In addition, in the brake device 21 according to the present embodiment, the first brake 40 is installed on the outside of the motor 19 having the output shaft 20 so as to be movable, and the second brake is engaged with the first brake 40. Since the 50 is coupled to the output shaft 20 and has a structure installed in series, the brake device 21 including the motor 19 can be compactly manufactured by minimizing the space occupied by the brake device 21. For this reason, there is an advantage that the installation space of the brake device 20 including the motor 19 can be easily applied to a narrow part, for example, one degree of freedom of the robot.

또한 본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)는 모터(19)의 출력축(20)과 결합되는 제2 브레이크(50)는 스플라인 구조로 결합되기 때문에, 모터(19)의 출력축(20)을 제2 브레이크(50)에 안정적이면서 쉽게 설치할 수 있다. 또한 출력축(20)은 제2 브레이크(50) 이외에도, 모터(19)의 회전자(19b) 및 상대 엔코더(23)에도 스플라인 구조로 결합되기 때문에, 출력축(20)을 모터(19) 및 상대 엔코더(23)에 안정적이면서 쉽게 설치할 수 있다.In addition, since the second brake 50 coupled to the output shaft 20 of the motor 19 of the brake apparatus 21 according to the present embodiment is coupled in a spline structure, the output shaft 20 of the motor 19 is connected to the second shaft 50. The brake 50 can be installed stably and easily. In addition, since the output shaft 20 is coupled to the rotor 19b and the relative encoder 23 of the motor 19 in addition to the second brake 50, the output shaft 20 is coupled to the motor 19 and the relative encoder. It is stable at 23 and can be easily installed.

또한 본 실시예에 따른 브레이크 장치(21)는 자력을 이용하여 제1 및 제2 브레이크(40,50)를 맞물리게 하여 브레이킹 동작을 수행한다. 또한 브레이크 장치(21)는 브레이킹 동작에 필요한 자력에 반대되는 자력을 솔레노이드(70)를 통하여 제공하여 제2 브레이크(50)에서 제1 브레이크(40)를 분리하여 브레이킹을 해제하는 동작을 수행한다. 그리고 제1 브레이크(40)는 리니어 부시(80)와 같은 가이드를 따라서 부드럽게 이동하기 때문에, 브레이크 장치(21)는 브레이킹 및 브레이킹 해제를 신속하면서 정확하게 수행할 수 있다.
In addition, the brake device 21 according to the present embodiment performs the braking operation by engaging the first and second brakes 40 and 50 by using magnetic force. In addition, the brake device 21 provides a magnetic force opposite to the magnetic force required for the braking operation through the solenoid 70 to separate the first brake 40 from the second brake 50 to release the braking. In addition, since the first brake 40 smoothly moves along a guide such as the linear bush 80, the brake device 21 can quickly and accurately perform braking and unbraking.

이와 같은 본 실시예에 따른 모터 조립체(29)의 브레이크 장치(21)는 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 브레이킹 동작 또는 브레이킹 해제 동작을 수행한다. 여기서 도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치(21)가 브레이킹 동작을 수행하는 상태를 보여주는 도면이다. 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치(21)가 브레이킹을 해제한 상태를 보여주는 도면이다.Such a brake device 21 of the motor assembly 29 according to the present embodiment performs a braking operation or a braking operation, as shown in FIGS. 9 to 12. 9 and 10 are views illustrating a state in which the brake device 21 according to an embodiment of the present invention performs a braking operation. 11 and 12 are views illustrating a state in which the brake device 21 according to the embodiment of the present invention releases braking.

먼저 브레이크 장치(21)는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 브레이킹 동작을 수행할 수 있다. 즉 솔레노이드(70)에 전원이 공급되지 않으면, 홀딩 링(60)에 설치된 복수의 자석(63)이 제1 브레이크(40)를 제2 브레이크(50) 쪽으로 당긴다. 자석(63)의 자력에 의해 제1 브레이크(40)는 복수의 리니어 부시(80)를 따라서 제2 브레이크(50) 쪽으로 이동한다. 제2 브레이크(50) 쪽으로 이동한 제1 브레이크(40)는 제2 브레이크(50)의 제2 치형(51)에 제1 브레이크의 제1 치형(41)이 맞물려 고정된다.First, the brake device 21 may perform a braking operation, as shown in FIGS. 9 and 10. That is, when power is not supplied to the solenoid 70, the plurality of magnets 63 installed in the holding ring 60 pull the first brake 40 toward the second brake 50. The first brake 40 moves toward the second brake 50 along the plurality of linear bushes 80 by the magnetic force of the magnet 63. The first brake 40 moved toward the second brake 50 is engaged with the first teeth 41 of the first brake to be fixed to the second teeth 51 of the second brake 50.

이와 같이 제2 브레이크(50)에 제1 브레이크(40)가 맞물림으로써, 출력축(20)의 회전을 정지시키는 브레이킹 동작을 수행한다.As such, when the first brake 40 is engaged with the second brake 50, a braking operation for stopping the rotation of the output shaft 20 is performed.

다음으로 브레이크 장치(21)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 브레이킹을 해제할 수 있다. 즉 제2 브레이크(50)에 제1 브레이크(40)가 맞물린 상태에서, 솔레노이드(70)에 전원이 공급되어 자석(63)에 반대되는 자력을 발생시키면, 솔레노이드(70)와 자석(63) 간의 척력에 의해 제2 브레이크(50)에서 제1 브레이크(40)를 밀어낸다. 척력에 의해 제1 브레이크(40)는 복수의 리니어 부시(80)를 따라서 제2 브레이크(50)에서 떨어져 이동한다. 제1 브레이크(40)는 제2 브레이크(50)에서 이격되어 분리된다.Next, as shown in FIGS. 11 and 12, the brake device 21 may release the braking. That is, when the first brake 40 is engaged with the second brake 50, when the power is supplied to the solenoid 70 to generate a magnetic force opposite to the magnet 63, the solenoid 70 and the magnet 63 are separated from each other. The first brake 40 is pushed out of the second brake 50 by the repulsive force. The first brake 40 moves away from the second brake 50 along the plurality of linear bushes 80 by the repulsive force. The first brake 40 is spaced apart from the second brake 50.

이와 같이 제1 브레이크(40)가 제2 브레이크(50)에서 분리되어 브레이킹을 해제함으로써, 출력축(20)은 회전할 수 있는 상태가 된다.
In this way, the first brake 40 is separated from the second brake 50 to release the braking, and the output shaft 20 is in a state capable of rotating.

이와 같은 본 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)은, 예컨대 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 로봇 관절(100)에 적용될 수 있다. 여기서 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)이 적용된 로봇 관절(100)을 보여주는 도면이다.The uniaxial joint module 10 according to the present embodiment may be applied to the robot joint 100 as shown in, for example, FIGS. 13 and 14. 13 and 14 are views showing the robot joint 100 to which the uniaxial joint module 10 is applied according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 로봇 관절(100)은 1축 관절 모듈(10)을 매개로 연결된 제1 관절(101)과 제2 관절(102)을 포함한다. 제1 관절(101)은 일측에 X축 방향으로 회전하는 출력축(20)을 갖는 1축 관절 모듈(10)이 설치된다. 그리고 제2 관절(102)에 1축 관절 모듈(10)의 1축 토크 센서(13)가 고정 설치된다.The robot joint 100 according to the present embodiment includes a first joint 101 and a second joint 102 connected through the uniaxial joint module 10. The first joint 101 is provided with a one-axis joint module 10 having an output shaft 20 rotating in the X-axis direction on one side. And the 1-axis torque sensor 13 of the 1-axis joint module 10 is fixed to the second joint (102).

따라서 본 실시예에 따른 로봇 관절(100)의 구동은 브레이킹 장치(21)에 의해 제어된다. 브레이킹이 해제된 상태에서, 모터(19)의 출력축(20)의 구동에 따라 1축 토크 센서(13) 부분이 회전한다. 1축 토크 센서(13)에 연결되는 제2 관절(102)이 회전한다.Therefore, the driving of the robot joint 100 according to the present embodiment is controlled by the braking device 21. In the state in which the braking is released, the one-axis torque sensor 13 portion rotates in accordance with the drive of the output shaft 20 of the motor 19. The second joint 102 connected to the uniaxial torque sensor 13 rotates.

반대로 브레이크 장치(21)가 브레이킹 동작을 수행하는 경우, 모터(19)의 출력축(20)의 구동을 홀딩한다. 이로 인해 1축 토크 센서(13)에 연결되는 제2 관절(102)이 정지하게 된다.On the contrary, when the brake device 21 performs the braking operation, the drive of the output shaft 20 of the motor 19 is held. As a result, the second joint 102 connected to the one-axis torque sensor 13 is stopped.

한편 본 실시예에서는 1축 관절 모듈(10)이 로봇 관절(100)에 적용된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 1축 회전을 수행하는 기기의 관절 부분에 설치될 수 있음은 물론이다.
Meanwhile, in the present embodiment, the example in which the one-axis joint module 10 is applied to the robot joint 100 has been disclosed, but is not limited thereto and may be installed in the joint portion of the device that performs one-axis rotation.

본 실시예에 따른 1축 관절 모듈(10)에 사용되는 1축 토크 센서(13)에 대해서 도 15 내지 도 20을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The uniaxial torque sensor 13 used in the uniaxial joint module 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 20 as follows.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)를 보여주는 사시도이다. 도 16 및 도 17은 도 15의 1축 토크 센서(13)를 보여주는 단면도이다. 이때 1축 토크 센서(13)의 출력축 체결구멍(121)은 X축 방향으로 형성되며, 여기서 1축은 X축을 의미한다.15 is a perspective view showing a one-axis torque sensor 13 according to an embodiment of the present invention. 16 and 17 are sectional views showing the uniaxial torque sensor 13 of FIG. At this time, the output shaft fastening hole 121 of the one-axis torque sensor 13 is formed in the X-axis direction, where one axis means the X-axis.

도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)는 출력축이 결합되는 면과 마주보는 쪽이 개방된 관형으로, 외주면에 서로 반대로 경사진 한 쌍의 빔(133,135)이 연속적으로 형성되고, 축 방향에 대해서 서로 마주보는 쪽에 각각 위치하는 경사진 한 쌍의 빔(133,135)에 각각 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)가 설치된 구조를 갖는다.15 to 17, the one-axis torque sensor 13 according to the embodiment of the present invention has a tubular shape in which a side facing the output shaft is open, and a pair of beams inclined opposite to each other on the outer circumferential surface ( 133 and 135 are formed continuously, and the strain gauges S1, S2, S3, and S4 are provided in the pair of inclined beams 133 and 135 respectively located on the side facing each other in the axial direction.

이와 같은 본 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)는 제1 관절 체결부(120), 게이지 설치부(130) 및 제2 관절 체결부(140)를 포함하며 일체로 형성된 구조를 갖는다. 이때 1축 토크 센서(13)의 소재로는 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. 1축 토크 센서(13)의 소재로 알루미늄 합금을 사용하는 이유는 다음과 같다. 1축 토크 센서(13)의 소재로 철을 사용하는 경우, 강성을 높여 복원 응력을 확보함으로써 일종의 히스테리시스(hysteresis) 현상을 없앨 수 있는 장점이 있다. 하지만 철 소재는 알루미늄 소재보다 같은 부피 대비 3배 이상 무겁기 때문에, 로봇 관절용 1축 토크 센서(13)로 사용하기에는 적합하지 않다. 1축 토크 센서(13)의 소재로 순수 알루미늄을 사용하는 경우, 가벼운 이점이 있지만 강성이 철보다 낮기 때문에 토크가 가해졌다가 무부하 상태 시 히스테리시스 현상이 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 1축 토크 센서(13)의 소재로 알루미늄 합금, 예컨대 알루미늄 70계열인 합금을 사용함으로써, 무게도 가볍게 하면서 강성을 높여 철 및 알루미늄 소재가 갖는 장점을 갖춘 1축 토크 센서(13)를 제공할 수 있다.The one-axis torque sensor 13 according to the present embodiment as described above includes a first joint fastening part 120, a gauge mounting part 130, and a second joint fastening part 140 and have a structure integrally formed. In this case, an aluminum alloy may be used as the material of the uniaxial torque sensor 13. The reason why the aluminum alloy is used as the material of the uniaxial torque sensor 13 is as follows. When iron is used as the material of the single-axis torque sensor 13, there is an advantage of eliminating a kind of hysteresis by securing rigidity and restoring stress. However, the iron material is three times heavier than the same volume than the aluminum material, it is not suitable for use as a single-axis torque sensor 13 for the robot joint. When pure aluminum is used as the material of the single-axis torque sensor 13, there is a light advantage, but since the rigidity is lower than iron, hysteresis may occur when a torque is applied and no load is applied. Therefore, in the present embodiment, by using an aluminum alloy, for example, an aluminum 70 series alloy, as the material of the uniaxial torque sensor 13, the uniaxial torque sensor 13 having the advantages of iron and aluminum materials while increasing the rigidity while reducing the weight is also light. ) Can be provided.

제1 관절 체결부(120)는 원판 형태를 가지며, 중심 부분에 제1 관절의 출력축이 결합되는 출력축 체결구멍(121)이 형성되어 있다.The first joint fastening part 120 has a disc shape, and an output shaft fastening hole 121 to which an output shaft of the first joint is coupled to a central portion thereof is formed.

게이지 설치부(130)는 제1 관절 체결부(120)의 가장자리 둘레에서 축 방향으로 일정 높이로 형성되어 제1 관절의 출력축 부분을 둘러싸는 형태를 갖는다. 게이지 설치부(130)는 외주면에 서로 반대로 경사진 한 쌍의 빔(133,135)을 갖는 빔부(131)가 복수 형성된다. 게이지 설치부(130)는 축 방향에 대해서 서로 마주보는 쪽에 각각 위치하는 빔부(131)의 한 쌍의 경사진 빔(133,135)에 각각 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)가 설치된다.The gauge mounting portion 130 is formed at a predetermined height in the axial direction around the edge of the first joint coupling portion 120 to have a shape surrounding the output shaft portion of the first joint. The gauge mounting unit 130 is provided with a plurality of beam units 131 having a pair of beams 133 and 135 inclined opposite to each other on the outer circumferential surface thereof. The gauge mounting unit 130 is provided with strain gauges S1, S2, S3 and S4, respectively, on the pair of inclined beams 133 and 135 of the beam units 131 located on the side facing each other in the axial direction.

그리고 제2 관절 체결부(140)는 게이지 설치부(130)에서 연장되어 형성되며, 외측면에 제2 관절이 체결된다.And the second joint fastening portion 140 is formed to extend from the gauge installation portion 130, the second joint is fastened to the outer surface.

이때 게이지 설치부(130)에 형성된 복수의 빔부(131)는 축 방향에 대해서 방사형으로 배치되어 형성된다. 복수의 빔부(131)는 축 방향에 대해서 서로 마주보게 빔부(131)가 배치될 수 있도록 짝수 개이다. 게이지 설치부(130)는 복수의 빔부(131) 사이를 연결하고, 제1 관절 체결부(120)와 제2 관절 체결부(140)를 연결하는 복수의 연결대(137)를 구비한다. 연결대(137)는 제1 관절 체결부(120)와 제2 관절 체결부(130)를 연결하여 1축 토크 센서(13)에 강성을 제공하는 뼈대 역할을 한다.In this case, the plurality of beam parts 131 formed in the gauge mounting part 130 are disposed radially with respect to the axial direction. The plurality of beam units 131 may be even so that the beam units 131 may be disposed to face each other in the axial direction. The gauge mounting unit 130 includes a plurality of connecting rods 137 that connect between the plurality of beam units 131 and connect the first joint coupling unit 120 and the second joint coupling unit 140. The connecting rod 137 connects the first joint coupling part 120 and the second joint coupling part 130 to serve as a skeleton providing rigidity to the uniaxial torque sensor 13.

빔부(131)는 복수의 연결대(137) 사이의 공간에 형성된다. 빔부(131)는 서로 반대로 경사진 한 쌍의 빔(133,135)이 "V"자형으로 형성될 수 있다. 이때 빔부(131)는 제1 빔(133)과 제2 빔(135)을 포함한다. 제1 빔(133)과 제2 빔(135)이 만나는 부분은 연결대(137) 사이의 공간의 중심 부분이다. 제1 및 제2 빔(133,135)은 좌우 대칭되게 형성되며, 제1 및 제2 빔(133,135)이 만나는 부분은 제1 및 제2 관절 체결부(120,130) 중에 하나에 연결된다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 빔(133,135)이 만나는 일단은 제1 관절 체결부(120)의 외주면에 연결되고, 제1 및 제2 빔(133,135)의 타단은 각각 연결대(137)와 제2 관절 체결부(130)의 만나는 지점에 연결된다.The beam part 131 is formed in a space between the plurality of connecting tables 137. The beam unit 131 may have a pair of beams 133 and 135 that are inclined opposite to each other in a “V” shape. In this case, the beam unit 131 includes a first beam 133 and a second beam 135. The portion where the first beam 133 and the second beam 135 meet is a central portion of the space between the connecting rods 137. The first and second beams 133 and 135 are symmetrically formed, and a portion where the first and second beams 133 and 135 meet is connected to one of the first and second joint coupling parts 120 and 130. In this embodiment, one end where the first and second beams 133 and 135 meet is connected to the outer circumferential surface of the first joint coupling part 120, and the other ends of the first and second beams 133 and 135 are connected to the connecting table 137 and the first, respectively. It is connected to the meeting point of the two joint fastening unit 130.

이때 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)는 축 방향에 대해서 서로 마주보는 쪽에 각각 위치하는 한 쌍의 빔부(131)의 안쪽에 설치된다. 즉 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)는 경사진 한 쌍의 빔(133,135)의 안쪽에 각각 설치된다. 즉 4개의 스트레인 게이지가 출력축 체결구멍(121)을 중심으로 마주보는 두 개의 빔부(131)에 설치되고, 반시계 방향으로 제1 내지 제4 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)가 순차적으로 설치된다.At this time, the strain gauges (S1, S2, S3, S4) are installed inside the pair of beam portions 131 located on the side facing each other in the axial direction. That is, the strain gauges S1, S2, S3, and S4 are provided inside the pair of inclined beams 133 and 135, respectively. That is, four strain gauges are installed in two beam parts 131 facing the output shaft coupling hole 121, and the first to fourth strain gauges S1, S2, S3, and S4 are sequentially disposed in the counterclockwise direction. Is installed.

이와 같이 본 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)는 출력축이 결합되는 면과 마주보는 쪽이 개방된 관형으로, 외주면에 서로 반대로 경사진 한 쌍의 빔(133,135)이 연속적으로 형성되고, 축 방향에 대해서 서로 마주보는 쪽에 각각 위치하는 경사진 한 쌍의 빔(133,135)에 각각 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)가 설치된 구조를 갖기 때문에, 출력축이 회전하는 X축 방향의 토크(Mx) 이외의 다른 외력에 의한 토크를 구조적으로 상쇄시켜 해당 방향에서 발생되는 토크(Mx)를 정밀하게 측정할 수 있다. 즉 X축 방향에 대한 모멘트 하중이 발생되면, 1축 토크 센서(13)의 게이지 설치부(130)의 빔부(131)가 변형된다. 빔부(131)의 변형량을 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)가 감지하고, 감지한 변형량에 따른 토크를 측정한다. 이때 X축, Y축 및 Z축의 토크(Mx,My,Mz)는 제1 내지 제4 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)에서 측정된 변형량이 S1, S2, S3 및 S4라고 할 때, (S1-S2+S3-S4) 식으로 산출할 수 있다. 즉 제1 내지 제4 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)를 이용한 보상회로, 예컨대 풀브리지 회로를 이용하여 X축, Y축 및 Z축의 토크(Mx,My,Mz)를 산출한다.As described above, the one-axis torque sensor 13 according to the present exemplary embodiment has a tubular shape in which an output shaft is coupled to a side facing the open side, and a pair of beams 133 and 135 inclined opposite to each other are formed continuously on the outer circumference thereof. Since the strain gauges S1, S2, S3, and S4 are provided in a pair of inclined beams 133 and 135 respectively located on the side facing each other with respect to the direction, the torque Mx in the X axis direction in which the output shaft rotates. It is possible to precisely measure the torque Mx generated in the corresponding direction by structurally canceling the torque caused by an external force other than). That is, when the moment load in the X-axis direction is generated, the beam portion 131 of the gauge mounting portion 130 of the uniaxial torque sensor 13 is deformed. The strain gauges S1, S2, S3, and S4 detect the deformation amount of the beam unit 131, and measure the torque according to the detected deformation amount. At this time, when the amounts of deformation measured in the first to fourth strain gauges S1, S2, S3 and S4 are S1, S2, S3 and S4, the torque Mx, (S1-S2 + S3-S4). That is, torques Mx, My, and Mz of the X, Y, and Z axes are calculated using a compensation circuit using the first to fourth strain gauges S1, S2, S3, and S4, for example, a full bridge circuit.

이때 본 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)와 제1 내지 제4 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)를 이용한 보상회로를 사용할 경우, X축 방향의 토크(Mz) 이외의 다른 외력에 의한 토크는 상쇄시킬 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)는 X축 방향의 토크(Mx) 외에 다른 외력에 의한 상호간섭오차를 상쇄시킬 수 있다.
At this time, when using the compensation circuit using the one-axis torque sensor 13 and the first to fourth strain gauges (S1, S2, S3, S4) according to this embodiment, the external force other than the torque (Mz) in the X-axis direction The torque by can be canceled. That is, the uniaxial torque sensor 13 according to the present embodiment may cancel the mutual interference error due to other external force in addition to the torque Mx in the X-axis direction.

이와 같이 본 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)가 1축 방향 이외의 다른 방향으로 작용하는 외력에 따른 토크는 상쇄되는 것을 확인하기 위해서, 도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 1축 토크 센서(13)를 이용하여 로봇 관절(100)에 작용하는 부하에 따른 모의 실험하였으며, 모의 실험 결과는 도 20과 같다. 여기서 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)를 매개로 설치된 로봇 관절(100)을 보여주는 도면이다. 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)를 매개로 설치된 로봇 관절(100)을 보여주는 부분 단면도이다. 한편 본 모의 실험에서는 1축 토크 센서(13)를 제외한 1축 관절 모듈(10)로는 모터를 사용하였다.As described above, in order to confirm that the torque due to the external force acting in the direction other than the one axis direction of the one axis torque sensor 13 according to the present embodiment is canceled, as shown in FIGS. Simulation using the torque sensor 13 according to the load acting on the robot joint 100, the simulation results are shown in FIG. 18 is a view showing the robot joint 100 installed through the one-axis torque sensor 13 according to an embodiment of the present invention. 19 is a partial cross-sectional view showing the robot joint 100 installed through the one-axis torque sensor 13 according to the embodiment of the present invention. In the simulation, a motor was used as the one-axis joint module 10 except the one-axis torque sensor 13.

도 15 내지 도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 로봇 관절(100)은 1축 토크 센서(13)를 매개로 연결된 제1 관절(101)과 제2 관절(102)이 연결된 구조를 갖는다. 제1 관절(101)은 일측에 X축 방향으로 회전하는 출력축(20)을 갖는 1축 관절 모듈(10)가 설치되어 있다. 1축 관절 모듈(10)의 출력축(20)을 포함하는 일부가 1축 토크 센서(13)의 내부 공간(113)으로 삽입되어, 1축 관절 모듈(10)의 출력축(20)은 1축 토크 센서(13)의 출력축 체결구멍(121)에 삽입되어 제1 관절 체결부(120)에 체결된다. 그리고 제2 관절(102)은 1축 토크 센서(13)의 제2 관절 체결부(140)의 외주면에 결합된다.15 to 19, the robot joint 100 according to the present exemplary embodiment has a structure in which the first joint 101 and the second joint 102 are connected via the one-axis torque sensor 13. The first joint 101 is provided with a one-axis joint module 10 having an output shaft 20 that rotates in the X-axis direction on one side. A part including the output shaft 20 of the one-axis joint module 10 is inserted into the internal space 113 of the one-axis torque sensor 13, so that the output shaft 20 of the one-axis joint module 10 is the one-axis torque. It is inserted into the output shaft fastening hole 121 of the sensor 13 and fastened to the first joint fastening part 120. The second joint 102 is coupled to the outer circumferential surface of the second joint coupling part 140 of the one-axis torque sensor 13.

이때 1축 토크 센서(13)에 작용하는 힘에 따른 변형력을 아래와 같은 모의 실험 조건에서 제1 내지 제4 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)를 통하여 측정하였다. 제1 내지 제4 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)를 이용한 보상회로, 예컨대 풀브리지 회로를 이용하여 X축, Y축 및 Z축의 토크(Mx,My,Mz)를 산출한다.At this time, the deformation force according to the force acting on the uniaxial torque sensor 13 was measured through the first to fourth strain gauges (S1, S2, S3, S4) under the following simulation conditions. Torques Mx, My, and Mz of the X, Y, and Z axes are calculated using a compensation circuit using the first to fourth strain gauges S1, S2, S3, and S4, for example, a full bridge circuit.

전술된 바와 같이 1축 토크 센서(13)는 제1 관절(101) 및 제2 관절(102)을 연결한다. 제1 관절(101)에 대해서 제2 관절(102)이 1축 토크 센서(13)의 출력축(20) 방향인 X축 방향으로 회전 중, 외부 물체의 부딪혀 움직이지 못하는 상태라고 가정한다. 이때 1축 토크 센서(13)의 제2 관절 체결부(140)는 제2 관절(102)에 체결되어 외부 물체에 의해 움직이지 않는다고 가정하여 고정 조건을 부여한다. 1축 토크 센서(13)의 제1 관절 체결부(120)는 제1 관절(101)에 설치된 1축 관절 모듈(10)의 출력축(20)에 연결되어 모멘트 하중 조건이 부여한다. 그리고 1축 토크 센서(13)의 재질 물성치는 표1과 같다.As described above, the one-axis torque sensor 13 connects the first joint 101 and the second joint 102. It is assumed that the second joint 102 does not collide with an external object while the second joint 102 rotates in the X-axis direction that is the direction of the output shaft 20 of the one-axis torque sensor 13. At this time, the second joint fastening portion 140 of the one-axis torque sensor 13 is fastened to the second joint 102 and assumes that it is not moved by an external object to impart a fixed condition. The first joint fastening part 120 of the one-axis torque sensor 13 is connected to the output shaft 20 of the one-axis joint module 10 installed in the first joint 101 to impart a moment load condition. Material properties of the single-axis torque sensor 13 are shown in Table 1.

재질material 7049 alloy7049 alloy 탄성계수(N/mm2)Modulus of elasticity (N / mm 2 ) 7180071800 프와송비Poisson's 0.3360.336 질량밀도(kg/mm2)Mass density (kg / mm 2 ) 2.86e-62.86e-6 극한응력Ultimate stress 인장(N/mm2)Tensile (N / mm 2 ) 482.5482.5 압축(N/mm2)Compression (N / mm 2 ) 403.5403.5

전술된 바와 같은 조건으로 모의 실험을 실행하면, 게이지 설치부(130)의 빔부(131)가 변형되고, 빔부(131)의 변형량을 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)가 감지하고, 감지한 변형량에 따른 토크를 측정한다.When the simulation is performed under the conditions as described above, the beam unit 131 of the gauge installation unit 130 is deformed, and the strain gauges S1, S2, S3, and S4 detect the deformation amount of the beam unit 131, and detect the Measure the torque according to the amount of deformation.

이러한 전술된 바와 같은 조건으로 모의 실험한 결과는 도 20과 같다. 여기서 도 20은 본 실시예에 따른 1축 토크 센서(13)에 6축 방향으로 발생하는 힘에 따른 4개의 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)에서 측정된 토크 값이다. 이때, "effective strain-elastic 부터 (S1-S2+S3-S4)까지"의 필드값은 소숫점 아래 둘째 자리로 표시하였다.The simulation results under the conditions as described above are shown in FIG. 20. 20 is a torque value measured by four strain gauges S1, S2, S3, and S4 according to the force generated in the six-axis direction in the one-axis torque sensor 13 according to the present embodiment. At this time, the field value of "effective strain-elastic to (S1-S2 + S3-S4)" is represented by the second digit below the decimal point.

도 20을 참조하면, X축에 대한 모멘트 하중 즉 X축 방향의 토크(Mx)에 대해서 스트레인 게이지(S1,S2,S3,S4)의 증폭효과를 확인할 수 있다. X축 방향에 대한 집중 하중(Fx)의 경우에도 변형률이 작게 측정되기 때문에, 1축 관절 모듈(10)을 포함한 로봇 관절(100)의 제어를 효율적으로 수행할 수 있다. 그리고 X축 방향을 제외한 Y축 및 Z축에 대한 모멘트 하중(My,Mz) 및 집중 하중(Fy,Fz)은 서로 상쇄되어 상호간섭오차가 거의 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 20, the amplification effect of the strain gauges S1, S2, S3, and S4 may be confirmed with respect to the moment load on the X axis, that is, the torque Mx in the X axis direction. Even in the case of the concentrated load Fx in the X-axis direction, since the strain is measured small, the control of the robot joint 100 including the one-axis joint module 10 can be efficiently performed. In addition, the moment loads (My, Mz) and the concentrated loads (Fy, Fz) on the Y-axis and the Z-axis except for the X-axis direction are canceled with each other, so that the mutual interference error hardly occurs.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 예컨대 본 실시예에서는 솔레노이드가 제1 브레이크에 설치되고 자석이 제2 브레이크에 설치된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 제1 브레이크에 자석이 설치되고, 제2 브레이크에 솔레노이드가 설치될 수 있다. 또한 본 실시예에서는 제1 브레이크의 이동을 안내하는 부재로서 리니어 부시를 사용하는 예를 개시하였지만, 모터 케이스에 외주면에 제1 브레이크가 축 방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 설치될 수도 있다.On the other hand, the embodiments disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein. For example, the present embodiment discloses an example in which a solenoid is installed in the first brake and a magnet is installed in the second brake, but is not limited thereto. That is, a magnet may be installed in the first brake, and a solenoid may be installed in the second brake. In addition, in the present embodiment, an example in which a linear bush is used as a member for guiding the movement of the first brake is disclosed, but the first brake may be installed on the outer circumferential surface of the motor case so as to slide in the axial direction.

10 : 1축 관절 모듈 11 : 토크센서 엠프
12a, 12b : 센서 고정핀 13 : 1축 토크센서
15 : 절대 엔코더 17 : 감속기
19 : 모터 20 : 출력축
21 : 브레이크 장치 23 : 상대 엔코더
25: 모터 제어기 27 : 제어기 설치핀
29 : 모터 조립체 31 : 모터 케이스
33 : 설치대 35 : 모터 브라켓
36 : 모터 체결핀 설치구멍 37 : 지지바 설치대
38 : 지지바 체결핀 설치구멍 39 : 지지바
40 : 제1 브레이크 41 : 제1 치형
41a : 돌기 41b : 홈
43 : 제1 브레이크 몸체 44 : 내설 홈
45 : 덮개링 47 : 덮개링 체결핀
50 : 제2 브레이크 51 : 제2 치형
51a : 돌기 51b : 홈
53 : 중공홀 60 : 홀딩 링
61 : 링 몸체 63 : 자석
65 : 자석 설치홈 67 : 지지바 설치대
68 : 지지바 설치구멍 69 : 엔코더 설치구멍
70 : 솔레노이드 80 : 리니어 부시
81 : 샤프트 83 : 리니어 가이드
85 : 고정핀 87 : 로드
100 : 로봇 관절 101 : 제1 관절
102 : 제2 관절
10: 1 axis joint module 11: torque sensor amplifier
12a, 12b: Sensor fixing pin 13: 1-axis torque sensor
15: absolute encoder 17: reducer
19: motor 20: output shaft
21 brake device 23 relative encoder
25: motor controller 27: controller installation pin
29 motor assembly 31 motor case
33: mounting base 35: motor bracket
36: motor fastening pin mounting hole 37: support bar mounting table
38: support bar fastening pin mounting hole 39: support bar
40: first brake 41: first teeth
41a: protrusion 41b: groove
43: first brake body 44: snow groove
45: cover ring 47: cover ring fastening pin
50: second brake 51: second tooth
51a: protrusion 51b: groove
53: hollow hole 60: holding ring
61: ring body 63: magnet
65: magnet mounting groove 67: support bar mounting
68: support bar mounting hole 69: encoder mounting hole
70: solenoid 80: linear bush
81: shaft 83: linear guide
85: fixing pin 87: rod
100: robot joint 101: first joint
102: second joint

Claims (8)

모터의 출력축 방향으로 이동 가능하게 상기 모터의 외측에 설치되며, 상기 모터의 일단부를 향하는 면의 둘레에 제1 치형이 형성된 제1 브레이크;
상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보게 설치되며, 상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보는 면에 상기 제1 치형에 맞물릴 수 있는 제2 치형이 형성되어 있고, 상기 모터의 일단부로 돌출된 상기 모터의 출력축에 고정 설치되는 제2 브레이크;를 포함하며,
상기 제1 브레이크가 상기 제2 브레이크쪽으로 이동하여 상기 제1 치형이 상기 제2 치형에 맞물리게 결합되면 상기 모터의 출력축에 대한 브레이킹을 수행하고, 상기 제1 브레이크가 상기 제2 브레이크에서 분리되면 상기 모터의 출력축에 대한 브레이킹을 해제하는 것을 특징으로 하는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치.
A first brake installed on the outer side of the motor so as to be movable in the direction of an output shaft of the motor and having a first tooth formed around a surface facing the one end of the motor;
The first tooth of the first brake is installed to face the surface formed, the second tooth that can engage the first tooth is formed on the surface facing the first tooth of the first brake is formed, And a second brake fixed to the output shaft of the motor protruding to one end of the motor.
When the first brake is moved toward the second brake and the first tooth is engaged with the second tooth, braking of the output shaft of the motor is performed. When the first brake is separated from the second brake, the motor Brake device having a toothed brake, characterized in that to release the braking for the output shaft of the.
제1항에 있어서,
상기 제2 브레이크를 사이에 두고 상기 제1 브레이크와 마주보게 위치하며 상기 모터의 외측에 연결되어 고정되며, 가장자리 둘레에 설치되는 복수의 자석이 발생시키는 자석으로 상기 제1 브레이크를 당겨 상기 제1 치형을 상기 제2 치형에 맞물리게 결합시켜 상기 제1 브레이크를 상기 제2 브레이크에 홀딩하는 홀딩 링;
상기 복수의 자석에 대응하는 상기 제1 브레이크의 위치에 설치되어 상기 복수의 자석에 반대되는 자력을 발생시켜 상기 제2 브레이크에서 상기 제1 브레이크를 이격시키는 복수의 솔레노이드;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치.
The method of claim 1,
The first tooth is pulled by the first brake with a magnet generated by a plurality of magnets positioned to face the first brake with the second brake therebetween and connected to the outside of the motor and installed around an edge. A holding ring for engaging the second tooth with the second tooth and holding the first brake to the second brake;
A plurality of solenoids disposed at positions of the first brakes corresponding to the plurality of magnets and generating magnetic forces opposite to the plurality of magnets to separate the first brakes from the second brakes;
Brake device having a toothed brake, characterized in that it further comprises.
제2항에 있어서,
상기 모터와 상기 제1 브레이크를 연결하며, 상기 모터의 외측에서 상기 제1 브레이크를 모터의 출력축 방향으로 이동을 안내하는 복수의 리니어 부시;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치.
3. The method of claim 2,
A plurality of linear bushes connecting the motor and the first brake and guiding movement of the first brake in an output shaft direction of the motor from the outside of the motor;
Brake device having a toothed brake, characterized in that it further comprises.
제3항에 있어서, 상기 제1 브레이크는,
링 형상으로 복수의 솔레노이드 및 복수의 리니어 부시가 각각 내설되는 복수의 내설 홈이 형성된 제1 브레이크 몸체;
상기 내설 홈이 개방된 쪽의 상기 제1 브레이크 몸체에 결합되어 상기 내설 홈에 설치된 상기 솔레노이드 및 리니어 부시를 상기 제1 브레이크 몸체에 구속하는 덮개링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치.
The method of claim 3, wherein the first brake,
A first brake body having a plurality of inner grooves each having a plurality of solenoids and a plurality of linear bushes formed in a ring shape;
A cover ring coupled to the first brake body on the side where the internal snow groove is open to restrict the solenoid and the linear bush installed in the internal snow groove to the first brake body;
Brake device having a toothed brake, characterized in that it comprises a.
제4항에 있어서, 상기 제2 브레이크는,
외주면의 가장자리 둘레에 상기 제2 치형이 형성되고, 중심 부분에 상기 모터의 출력축이 스플라인 구조로 결합되게 중공홀이 형성된 것을 특징으로 하는 치형 브레이크를 갖는 브레이크 장치.
The method of claim 4, wherein the second brake,
The second tooth is formed around the edge of the outer circumferential surface, the brake device having a toothed brake, characterized in that the hollow hole is formed in the center portion so that the output shaft of the motor is coupled in a spline structure.
제5항에 있어서, 상기 홀딩 링은,
상기 복수의 솔레노이드에 대응되게 상기 복수의 자석이 각각 설치되는 자석 설치홈이 형성되고, 중심에 엔코더가 설치되는 엔코더 설치구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이킹 장치.
The method of claim 5, wherein the holding ring,
And a magnet mounting groove in which the plurality of magnets are respectively installed to correspond to the plurality of solenoids, and an encoder mounting hole in which an encoder is installed in the center thereof.
양쪽으로 중공형의 출력축이 돌출되게 설치된 모터;
상기 모터의 출력축 방향으로 상기 모터에 직렬로 결합되어 상기 출력축의 구동을 브레이킹하는 브레이크 장치;를 포함하며,
상기 브레이크 장치는,
상기 모터의 출력축 방향으로 이동 가능하게 상기 모터의 외측에 설치되며, 상기 모터의 일단부를 향하는 면의 둘레에 제1 치형이 형성된 제1 브레이크;
상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보게 설치되며, 상기 제1 브레이크의 제1 치형이 형성된 면과 마주보는 면에 상기 제1 치형에 맞물릴 수 있는 제2 치형이 형성되어 있고, 상기 모터의 일단부로 돌출된 상기 모터의 출력축에 고정 설치되는 제2 브레이크;
상기 제2 브레이크를 사이에 두고 상기 제1 브레이크와 마주보게 위치하며 상기 모터의 외측에 연결되어 고정되며, 가장자리 둘레에 설치되는 복수의 자석이 발생시키는 자석으로 상기 제1 브레이크를 당겨 상기 제1 치형을 상기 제2 치형에 맞물리게 결합시켜 상기 제1 브레이크를 상기 제2 브레이크에 홀딩하는 홀딩 링;
상기 복수의 자석에 대응하는 상기 브레이크의 위치에 설치되어 상기 복수의 자석에 반대되는 자력을 발생시켜 상기 제2 브레이크에서 상기 제2 브레이크를 이격시키는 복수의 솔레노이드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치를 이용한 모터 조립체.
A motor having a hollow output shaft protruding from both sides thereof;
And a brake device coupled in series with the motor in an output shaft direction of the motor to break the drive of the output shaft,
Wherein the brake device comprises:
A first brake installed on the outer side of the motor so as to be movable in an output shaft direction of the motor and having a first tooth formed around a surface facing the one end of the motor;
The first tooth of the first brake is installed to face the surface formed, the second tooth that can engage the first tooth is formed on the surface facing the first tooth of the first brake is formed, A second brake fixed to the output shaft of the motor protruding to one end of the motor;
The first tooth is pulled by the first brake with a magnet generated by a plurality of magnets positioned to face the first brake with the second brake therebetween and connected to the outside of the motor and installed around an edge. A holding ring for engaging the second tooth with the second tooth and holding the first brake to the second brake;
A plurality of solenoids disposed at positions of the brakes corresponding to the plurality of magnets and generating magnetic force opposite to the plurality of magnets to separate the second brakes from the second brakes;
Motor assembly using a brake device comprising a.
제7항에 있어서,
상기 출력축은 상기 모터의 회전자 및 상기 제2 브레이크에 스플라인 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치를 이용한 모터 조립체.
The method of claim 7, wherein
The output shaft is a motor assembly using a brake device, characterized in that coupled to the rotor and the second brake of the motor in a spline structure.
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