KR20150002905A - 토크 증대 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 토크 증대 장치의 한 예는 대상물과 결합하여 상기 대상물을 회전시키는 회전축, 복수의 구동기어, 복수의 감속기어, 복수의 종동기어, 회전축을 회전시키는 기어 박스(gear box), 제1 및 제2 모터와 제1 및 제2 엔코더를 포함하는 모터부, 상기 모터부의 구동을 제어하는 모터구동 제어부, 데이터 통신을 하기 위한 데이터 포트를 포함하는 조인트 박스(joint box), 를 포함하며, 중앙에 통신 및 전원공급이 필요한 제3의 기구물에게 전달할 때 사용되는 케이블이 지나갈 수 있는 중공을 구비한 중공구조를 포함한다.

Description

토크 증대 장치{APPARATUS FOR INCREASE TORQUE}

본 발명은 토크 증대 장치에 관한 것이다.

일반적으로 감속기가 없는 전기 모터의 정격 회전 속도는 원하는 속도 이상으로 빠르고 정격 토크는 원하는 토크 이하이기 마련이다.

따라서 저속의 고 토크 구동장치가 필요할 경우 감속기를 사용하게 되는데 감속기를 모터 전단에 배치하는 구동장치 구성방식으로는 구동장치의 길이가 길어지게 되는 단점이 있다.

상기와 같은 단점을 가진 구동장치 중 바퀴방식을 이용하여 구현한 종래 바퀴 주행 로봇의 구동장치는 단일의 모터와 단일의 감속기가 일축상에서 연결되어 장치됨으로써 축 방향으로 최소한도 이상의 설치공간이 확보되어야 한다는 단점이 있고, 이러한 조건에 따라 바퀴 주행 로봇의 구동장치의 축소 설계 시 제한을 받게 되어 소형화를 위한 다양한 설계가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 구동장치의 구동력을 증대시키기 위해서 4개의 바퀴를 각각 구동하는 4륜 구동일 경우 2배 이상의 구동모터 및 감속기의 설치를 위한 폭 방향 공간이 필요하게 된다.

또한 종래 단일 감속기와 구동모터로 이루어진 바퀴 주행 방식 로봇의 구동장치는 감속기 또는 모터 중 어느 하나의 고장에도 구동장치 전체가 작동을 멈춘다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다수개의 모터로 구성되어 다수의 모터 중 어느 하나가 고장 나더라도 구동장치가 지속적으로 구동될 수 있는 구동 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 특징에 따른 토크 증대 장치는 대상물과 결합하여 상기 대상물을 회전시키는 회전축, 복수의 구동기어, 복수의 감속기어, 복수의 종동기어, 회전축을 회전시키는 기어 박스(gear box), 제1 및 제2 모터와 제1 및 제2 엔코더를 포함하는 모터부, 상기 모터부의 구동을 제어하는 모터구동 제어부, 데이터 통신을 하기 위한 데이터 포트를 포함하는 조인트 박스(joint box), 를 포함하며, 중앙에 통신 및 전원공급이 필요한 제3의 기구물에게 전달할 때 사용되는 케이블이 지나갈 수 있는 중공을 구비한 중공구조를 포함한다.

상기 종동 기어 및 구동 기어는 스퍼 기어(spur gear)이다.

상기 종동 기어 및 구동 기어는 헬리컬 기어(helical gear)이다.

이러한 특징에 따르면, 종동기어에 연결되는 모터를 범용의 모터를 사용하여 복수개의 기어로 구성된 감속기로 인해 저속의 고토크가 발생되면서 종동기어의 둘레에서 다수의 구동기어에 의한 동력전달방식으로 설치공간의 축소가 가능하여 전체적인 소형화 설계가 가능하다는 장점과, 종동기어와 이를 구동시키는 다수개의 모터로 구성되어 다수의 모터중 어느 하나가 고장 나더라도 구동장치가 지속적으로 구동될 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 토크 증대 장치를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 토크 증대 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도1의 중공 구조를 보여주는 단면도 이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 토크 증대 장치에 대하여 설명한다.

먼저, 도1 내지 2를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 토크 증대 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 토크 증대 장치는 통신 및 전원공급이 필요한 제3의 기구물에게 전달할 때 사용되는 케이블이 지나갈 수 있는 중공을 구비한 중공구조(10), 회전 타겟이 붙어 회전할 수 있는 회전축(60), 다수개의 기어로 구성된 감속기(20,21), 각각의 감속기를 구동시키는 모터(30,31), 이러한 모터(30,31)의 회전을 측정하는 엔코 더(미도시)를 포함하고 모터구동의 전반을 제어하는 구동부(40), 모듈과 모듈이 결합할 때 모듈간 통신을 위해 필요한 데이터 포트를 포함하고 있는 조인트뭉치(50), 감속기(20,21)의 동력을 전달받아 구동수단에 회전력을 전달하는 종동기어(60)를 구비한다.

저토크 모터와 축결합하여 구동력을 얻는 다수의 감속기(20,21)를 이 종동기어(60)의 둘레 방향으로 물려 동시에 동력을 전달시켜 토크를 증대시키는 방법으로 이루어 진다.

상기 종동기어(60) 스퍼어기어, 헬리컬기어, 베벨 기어, 스파이럴 베벨 기어, 워엄기어 중에서 선택된 하나로 구성하여 토크를 증대시키도록 구성한다.

상기에서 종동기어(60)와 맞물리는 구동수단은 바퀴, 궤도, 롤러, 링크 중에서 선택된 하나이다.

상기와 같은 토크 증대방법을 가지는 본 발명의 토크 증대구조체는 다음과 같다.

구동장치를 이루는 구동수단에 모터의 회전력을 저속의 고토크로 전달하는 동력전달구조에 있어서, 통신 및 전원공급이 필요한 제3의 기구물에게 전달할 때 사용되는 케이블이 지나갈 수 있는 중공을 구비한 중공구조(10), 회전 타겟이 붙어 회전할 수 있는 회전축(60), 다수개의 기어로 구성된 감속기(20,21), 각각의 감속기를 구동시키는 모터(30,31), 이러한 모터(30,31)의 회전을 측정하는 엔코더(미도시)를 포함하고 모터구동의 전반을 제어하는 구동부(40), 모듈과 모듈이 결합할 때 모듈간 통신을 위해 필요한 데이터 포트(port), 감속기(20,21)의 동력을 전달받아 구동수단에 회전력을 전달하는 종동기어(60)를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 저토크모터는 균일한 동력전달이 이루어 지도록 하나의 고정브라켓(70) 상에 설치한다.

상기 종동기어가 연결된 종동출력축은 축 중간으로 배선이 지나갈 필요가 있을 경우 중공 형태를 가지도록 구성할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 감속기어가 적용된 전체 개념도이고, 도 3은 다수의 모터와 감속기가 결합된 형태를 보인 본 발명의 예시도인데, 그 구성을 보면 하나의 중공을 가지는 종동기어(60) 둘레에 이 종동기어(60)와 맞물리는 다수의 감속기어를 가지고 있는 모터 회전축 끝단에 설치된 구동기어(80,81)가 구동력을 제공토록 구성된다. 즉, 동일한 회전 특성을 가진 다수의 기어로 구성된 감속기가 모터에 연결된 구동기어들을 이용하여 하나의 종동기어(60)를 구동함으로써 토크를 증대시키는 구성이다.

상기에서 종동기어 및 구동기어는 스퍼어 기어이다.

이와 같은 본 발명 구조는 비교적 길이가 짧은 소형의 저 토크 모터(30,31)를 다수 사용하여 동일한 종동기어(60)를 구동함으로써 토크를 증대시켜 길이가 짧은 고 토크의 구동 장치를 쉽게 구현하게 된다.

또한 상기와 같은 본 발명의 구성은 도 3에서 보는 바와 같이 다수의 감속기(20,21)와 연결된 다수의 구동모터(30,32)를 중공형 종동 기어 주변에 배치함으로써 케이블 배선 등에 용이한 중공 형태의 구동 장치를 쉽게 구현할 수 있다.

또한 다수의 모터(30,31)가 회전시 진동을 저감하여 안정된 동력 전달이 이루어지도록 고정브라켓(70) 상에 모터(30,31)를 설치하였다.

상기와 같은 복수개의 모터(30,31)를 사용하는 구성은 단일 모터와 감속기를 사용시 발생할 수 있는 모터나 감속기 어느 하나의 고장으로 일어날 수 있는 구동장치의 가동중단을 다수의 모터를 사용함으로써 일부 모터가 고장이 날 경우에도 나머지 모터의 구동력을 이용하여 구동하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 구성은 종동기어(60) 하나에 여러 개의 감속기어로 구성된 감속기(20,21)가 맞물리기 때문에 종동기어(60)의 백래시를 크게 줄일수 있다.

상기와 같은 본 발명의 구성은 종동 기어의 구동력을 여러 개의 감속기가 분산하여 제공하기 때문에 종동기어의 이의 크기를 작게 할 수 있다.

상기에서 종동기어(60)와 맞물리는 구동수단은 바퀴, 궤도, 롤러 등 어느 것으로 구성하여도 된다.

또한 도시된 바와 같이 중공축을 통해 케이블 배선이 통과 될 수 있어 장치구성의 다양한 설계가 가능하게 된다.

본 발명이 적용된 바퀴 주행 로봇의 구동장치 조립 예시도를 도시하고 있는데, 차체 양단 좌우 바퀴에 각각 결합되는 중공축을 가지는 한개의 종동기어와, 이 종동기어의 둘레에 형성된 기어이에 맞물리는 구동모터의 끝단에 형성된 구동기어가 다수개 형성되어 하나의 구동장치를 이루고, 이 구동장치는 동일축상에 2개가 동시에 설치된 것을 도시하고 있다.

또한 구동장치가 없는 비동력축 쪽 바퀴에는 각각 동력축으로부터 벨트가 연결되어 동력을 전달하도록 구성하였다.

따라서 동일축상에 2쌍의 구동장치가 설치될 수 있음을 보이고 있다.

이와 같은 본 발명의 구성은 4개의 바퀴가 각각 구동하는 전륜 구동방식에도 적용할 수 있는데, 종래에는 4륜구동으로 구성 시 긴 감속기와 모터의 결합구조가 필요하여 차체의 폭이 커져야 하는 반면, 본 발명은 전술한 바와 같이 동일축상에 2쌍의 구동장치가 설치될 수 있어서 4륜으로 구성하여도 특별한 공간상의 제약은 필요치 않게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 중공 20,21: 감속기
30,31: 모터 40: 구동부
50: 조인트박스 60: 브라켓
80, 81: 구동기어

Claims (3)

1. 대상물과 결합하여 상기 대상물을 회전시키는 회전축,
   복수의 구동기어, 복수의 감속기어, 복수의 종동기어, 회전축을 회전시키는 기어 박스(gear box),
   제1 및 제2 모터와 제1 및 제2 엔코더를 포함하는 모터부,
   상기 모터부의 구동을 제어하는 모터구동 제어부,
   데이터 통신을 하기 위한 데이터 포트를 포함하는 조인트 박스(joint box),
   를 포함하며,
   중앙에 통신 및 전원공급이 필요한 제3의 기구물에게 전달할 때 사용되는 케이블이 지나갈 수 있는 중공을 구비한 중공구조
   를 포함하는
   토크 증대장치.
2. 제1항에서,
   상기 종동 기어 및 구동 기어는 스퍼 기어(spur gear)인 토크 증대장치.
3. 제1항에서,
   상기 종동 기어 및 구동 기어는 헬리컬 기어(helical gear)인 토크 증대장치.

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