KR20190017353A - 통합구동장치 및 이를 가지는 산업용 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 입출력의 감지를 통한 동력제어가 용이한 통합구동장치 및 이를 가지는 산업용 로봇을 제공한다. 여기서, 통합구동장치는 구동모듈, 커버부 그리고 입출력모듈을 포함한다. 구동모듈은 고정자 및 회전자를 가지고 회전자와 결합되는 구동축을 회전시키는 구동부와, 구동부가 수용되도록 고정자와 결합되는 고정하우징을 가진다. 커버부는 구동모듈이 내측에 수용되도록 고정하우징과 결합되고 구동축과 수직한 축방향을 가지는 결합부를 가진다. 입출력모듈은 구동축과 결합되어 구동축과 동심으로 회전하는 하모닉 드라이브와, 하모닉 드라이브의 플렉스 스플라인과 결합되어 구동축의 동력이 출력되는 출력부 및 출력부와 일체로 형성되되 외부로부터 동력이 입력되는 입력부를 가지는 토크전달부를 가지고, 커버부와 독립적으로 회전한다.

Description

통합구동장치 및 이를 가지는 산업용 로봇{INTEGRATED DRIVE APPARATUS AND INDUSTRIAL ROBOT HAVING THE SAME}

본 발명은 통합구동장치 및 이를 가지는 산업용 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입출력의 감지를 통한 동력제어가 용이한 통합구동장치 및 이를 가지는 산업용 로봇에 관한 것이다.

하모닉 드라이브(Harmonic Drive)는 감속기의 일종으로서 소형, 경량이면서도 고감속비를 얻을 수 있고, 전달 토크의 용량이 크며, 백래시(Backlash)가 작기 때문에 정밀한 감속비를 얻기 위한 장치, 예를 들면, 여러 분야의 로봇 등에 널리 이용되고 있다.

일반적으로, 하모닉 드라이브는 원통형의 서큘러 스플라인(Circular Spline), 컵 형태의 플렉스 스플라인(Flex Spline) 및 웨이브 제너레이터(Wave Generator)로 구성된다. 웨이브 제너레이터는 통상 타원 형상을 이루며 플렉스 스플라인의 내측에 설치된다. 웨이브 제너레이터가 장착된 플렉스 스플라인은 서큘러 스플라인의 내주면에 설치된다. 일반적으로 서큘러 스플라인 내주면과 플렉스 스플라인 외주면에는 치형이 가공되어 미끌림이 발생되지 않도록 구성된다.

한편, 산업현장에서 주로 활용되는 산업용 로봇의 용도는 크게 재료의 운반과 기계를 싣거나 내리는 용도, 제조공정의 작업을 위한 용도 및 조립 및 검사를 위한 용도 등으로 나눌 수 있다. 최근에는 산업용 로봇의 사용 영역이 확장되고 있으며, 더욱 정밀하고 미세한 작동이 가능한 산업용 로봇의 요구가 높아지고 있다.

특히, 고생산성 대응과 관련하여, 로봇의 동작성능 향상을 통한 고속화와 함께 로봇의 정밀제어가 중요해지고 있다. 또한 이를 위해 제조 대상물과 산업용 로봇 간의 입출력 피드백이 가능하도록 하는 물리적 상호작용도 중요 사항으로 고려되고 있다. 예를 들어, 부품의 조립 시에, 부품에 가해지는 힘이 너무 강한 경우에는 부품의 파손을 방지하기 위하여 부품에 가해지는 힘을 줄여주는 것이 필요하다. 또한, 부품에 가해지는 힘이 너무 약한 경우에는 조립이 가능하도록 부품에 가해지는 힘을 증가시키는 등의 제어가 필요하다. 따라서 제품에 가해지는 힘이나, 제품으로부터 전달되는 힘을 감지하고, 이에 따라 신속하게 출력을 피드백 할 수 있는 통합구동장치를 장착한 산업용 로봇이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 제2015-0104464호(2015.09.15. 공개)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 입출력의 감지를 통한 동력제어가 용이한 통합구동장치 및 이를 가지는 산업용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 고정자 및 회전자를 가지고 상기 회전자와 결합되는 구동축을 회전시키는 구동부와, 상기 구동부가 수용되도록 상기 고정자와 결합되는 고정하우징을 가지는 구동모듈; 상기 구동모듈이 내측에 수용되도록 상기 고정하우징과 결합되고 상기 구동축과 수직한 축방향을 가지는 결합부를 가지는 커버부; 그리고 상기 구동축과 결합되어 상기 구동축과 동심으로 회전하는 하모닉 드라이브와, 상기 하모닉 드라이브의 플렉스 스플라인과 결합되어 상기 구동축의 동력이 출력되는 출력부 및 상기 출력부와 일체로 형성되되 외부로부터 동력이 입력되는 입력부를 가지는 토크전달부를 가지고, 상기 커버부와 독립적으로 회전하는 입출력모듈을 포함하는 통합구동장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 커버부는 상기 고정하우징의 외주면에 원주방향을 따라 돌출 형성되는 결합링부에 축방향으로 밀착되고 상기 결합링부에 형성되는 복수의 제1체결공에 대응되도록 제1연결공이 형성되는 고정링부를 가지고, 내주면이 상기 결합링부의 외주면에 밀착되어 상기 구동모듈의 외주면을 감싸도록 형성되며, 일단부에는 둘레방향을 따라 제1단차홈이 형성되는 제1커버와, 상기 제1단차홈에 결합되고, 상기 제1커버에 형성되는 복수의 제2체결공에 대응되도록 제2연결공이 형성되며, 상기 제1커버의 테두리와 함께 제2단차홈을 형성하는 연결링과, 상기 제2연결공에 대응되도록 제3연결공이 형성되고, 상기 제2단차홈에 위치되어 상기 연결링 및 상기 제1커버와 결합되고 상기 구동모듈을 덮는 제2커버를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1커버의 내주면에는 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 복수의 보강리브가 상기 제1커버의 길이 방향으로 돌출 형성되고, 상기 제2체결공은 상기 보강리브에 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 결합부는 상기 구동축과 수직하게 형성되는 결합면과, 상기 입력부에 형성되는 복수의 제1결합홀에 대응되도록 상기 결합면에 관통 형성되는 제4연결공을 가질 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 베이스; 상기 베이스에 입출력모듈이 결합되는 통합구동장치; 상기 통합구동장치의 구동축에 수직한 축방향으로 결합되는 제1추가통합구동장치; 상기 제1추가통합구동장치와 제1링크프레임에 의해 결합되는 제2추가통합구동장치; 그리고 상기 제2추가통합구동장치와 제2링크프레임에 의해 결합되는 제3추가통합구동장치를 포함하는 산업용 로봇을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1추가통합구동장치의 제1입출력모듈은 상기 통합구동장치의 결합부에 결합되고, 상기 제1입출력모듈이 상기 통합구동장치에 결합되어 고정된 상태에서 상기 제1추가통합구동장치의 제1커버부는 상기 제1입출력모듈과 독립적으로 회전할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1링크프레임은 일단부가 상기 제1추가통합구동장치의 제1결합부에 결합되고 타단부가 상기 제2추가통합구동장치의 제2결합부에 결합되어 상기 제1추가통합구동장치의 제1커버부의 회전 시에 상기 제2추가통합구동장치가 회전되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2추가통합구동장치는 제2입출력모듈에 결합되어 상기 제2입출력모듈과 함께 회전하는 보조커버부를 더 가지고, 상기 제2링크프레임의 일단부는 상기 보조커버부에 마련되는 보조결합부에 연결되고, 타단부는 상기 제3추가통합구동장치의 제3결합부에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 처리부는 토크전달부의 변형률을 기초로 구동축의 회전방향 및 회전수 중 하나 이상이 조절되도록 제어함으로써 신속한 출력 피드백이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 통합구동장치가 서로 결합되어 작동 시에, 다른 통합구동장치로부터 제공되는 힘을 입력 받을 수 있으며, 이렇게 입력되는 힘을 기초로 출력되는 동력을 제어함으로써 용도에 맞는 출력이 구현되도록 하면서도 안정적인 작동이 가능할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치를 나타낸 단면예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치의 구동모듈 및 입출력모듈을 중심으로 나타낸 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 산업용 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 산업용 로봇의 통합구동장치 및 제1추가통합구동장치의 결합예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치를 나타낸 단면예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합구동장치의 구동모듈 및 입출력모듈을 중심으로 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 통합구동장치(10)는 구동모듈(100), 커버부(200) 그리고 입출력모듈(300)을 포함할 수 있다.

구동모듈(100)은 구동부(110) 및 고정하우징(130)을 가질 수 있다.

그리고, 구동부(110)는 고정자(111) 및 회전자(112)를 가질 수 있다.

고정자(111)는 전자력이 발생되도록 코일이 감겨진 형태일 수 있으며, 코일에 전류가 흐르게 되면 전자력이 발생될 수 있다. 회전자(112)는 자석(Magnet)일 수 있으며, 고정자(111)에서 발생되는 전자력에 의해 회전될 수 있다. 회전자(112)는 제1지지구(120)에 의해 구동축(121)과 결합될 수 있으며, 이를 통해, 회전자(112)가 회전하게 되면, 구동축(121)은 회전자(112)와 함께 회전될 수 있다.

회전자(112)의 일측으로 구동축(121)의 외주면에는 제2지지구(122)가 구비될 수 있으며, 제2지지구(122)의 외주면에는 제1베어링(123)이 결합될 수 있다.

그리고, 회전자(112)의 타측으로 구동축(121)의 외주면에는 제2베어링(124)이 결합될 수 있다. 제2베어링(124)은 구동축(121)의 외주면에 돌출 형성되는 걸림부(125)에 밀착되도록 구비될 수 있다. 제2베어링(124)은 걸림부(125) 및 제1지지구(120)에 의해 양측이 가압되어 구동축(121)에 견고하게 고정되도록 할 수 있다.

구동축(121)은 축방향으로 관통 형성되는 관통홀(126)을 가지도록 형성될 수 있으며, 관통홀(126)에는 코어튜브(127)가 구비될 수 있다. 코어튜브(127)는 구동축(121)과 동일한 중심축을 가지도록 구비될 수 있다. 또한, 코어튜브(127)의 외주면은 구동축(121)의 내주면과 이격되도록 구비될 수 있다. 이를 통해 구동축(121)은 코어튜브(127)와 독립적으로 회전될 수 있다. 코어튜브(127)는 축방향으로 관통 형성되는 제1통로부(128)를 가질 수 있다. 제1통로부(128)는 내측으로 케이블(미도시)이 지나가도록 하는 통로 기능을 할 수 있다. 상기 케이블은 전원케이블 및 통신케이블을 포함할 수 있으며, 각각의 통합구동장치에 형성되는 제1통로부를 통해 지나가도록 설치될 수 있다.

또한, 코어튜브(127)는 일단부에 코어튜브(127)의 외측으로 형성되는 플랜지부(129)를 가질 수 있다.

그리고, 구동모듈(100)는 제1하우징(131) 및 제2하우징(132)을 가질 수 있다.

제1하우징(131)은 코어튜브(127)의 일단부를 감싸도록 구비될 수 있으며, 코어튜브(127)의 플랜지부(129)와 체결부재(미도시) 등에 의해 결합될 수 있다.

고정하우징(130)은 내측에 고정자(111) 및 회전자(112)가 수용되도록 형성될 수 있다. 고정하우징(130)은 고정자(111)의 일측을 감싸도록 연장 형성될 수 있으며, 그 하단부는 제1베어링(123)의 상면 및 측면을 밀착 지지하는 제3지지구(133)와 결합될 수 있다.

또한, 고정하우징(130)은 외주면에 원주방향을 따라 돌출 형성되는 결합링부(134)를 가질 수 있다. 결합링부(134)에는 원주방향을 따라 복수의 제1체결공(135)이 형성될 수 있다.

제2하우징(132)은 고정하우징(130)에 결합되어 고정자(111)의 타측을 덮도록 구비될 수 있다. 제2하우징(132)의 하단부는 제2베어링(124)을 가압하여 제2베어링(124)이 견고하게 고정되도록 할 수 있다. 또한, 제2하우징(132)은 고정하우징(130)의 결합링부(134)에 밀착되도록 형성될 수 있으며, 제1체결공(135)에 대응되도록 제1결합홀(136)이 형성될 수 있다.

이를 통해, 회전자(112)가 회전하게 되면, 코어튜브(127), 제1하우징(131), 고정하우징(130) 및 제2하우징(132)이 고정된 상태에서, 제1베어링(123) 및 제2베어링(124)에 의해 구동축(121)은 회전할 수 있다.

커버부(200)는 제1커버(210), 연결링(230) 및 제2커버(250)를 가질 수 있다.

제1커버(210)는 구동모듈(100)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 이때, 제1커버(210)는 내주면이 결합링부(134)의 외주면 및 제2하우징(132)의 외주면에 밀착되도록 마련될 수 있다.

제1커버(210)는 고정링부(211)를 가질 수 있으며, 고정링부(211)는 제1커버(210)의 내주면에 원주방향을 따라 돌출 형성될 수 있다. 고정링부(211)에는 제1체결공(135)에 대응되도록 제1연결공(212)이 형성될 수 있으며, 고정링부(211)는 결합링부(134)에 축방향으로 밀착될 수 있다. 결합링부(134)의 양측면에 각각 제2하우징(132) 및 고정링부(211)가 밀착된 상태에서 제1체결부재(213)는 제1연결공(212), 제1체결공(135) 및 제1결합홀(136)로 결합될 수 있으며, 이를 통해, 제1커버(210)는 구동모듈(100)과 결합될 수 있다.

제1커버(210)의 일단부에는 둘레방향을 따라 제1단차홈(214)이 형성될 수 있다. 제1단차홈(214)은 제1커버(210)의 내주면에 형성될 수 있다.

또한, 제1커버(210)는 내주면에 제1커버(210)의 길이 방향으로 돌출 형성되는 보강리브(215)를 가질 수 있다. 보강리브(215)는 제1커버(210)의 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 형성될 수 있다. 보강리브(215)의 일단부에는 제2체결공(216)이 보강리브(215)의 길이방향으로 형성될 수 있다.

연결링(230)은 제1단차홈(214)에 결합되도록 형성될 수 있다. 연결링(230)은 제1단차홈(214) 및 보강리브(215)에 밀착되어 지지될 수 있다. 또한, 연결링(230)은 제1커버(210)에 형성되는 복수의 제2체결공(216)에 대응되도록 형성되는 제2연결공(231)을 가질 수 있다. 제2연결공(231) 및 제2체결공(216)에는 제2체결부재(232)가 결합될 수 있으며, 이에 따라 연결링(230)은 제1커버(210)에 결합될 수 있다.

그리고, 연결링(230)은 복수의 제3연결공(233)을 가질 수 있다. 또한, 연결링(230)은 제1커버(210)와 결합된 상태에서 제1커버(210)의 테두리와 함께 제2단차홈(234)를 형성할 수 있다.

연결링(230)에는 드라이버(240)가 결합될 수 있다. 드라이버(240)는 구동부(110)의 구동을 제어할 수 있다. 드라이버(240)에는 제3연결공(233)에 대응되는 제4연결공(241)이 형성될 수 있으며, 드라이버(240)는 제3체결부재(242)가 제4연결공(241) 및 제3연결공(233)에 결합됨에 의해 연결링(230)에 결합될 수 있다.

제2커버(250)는 제2단차홈(234)에 결합될 수 있다. 그리고 제2커버(250)는 연결링(230)에 형성되는 제2연결공(231)에 대응되도록 형성되는 제5연결공(251)을 가질 수 있다. 제5연결공(251)은 제2연결공(231)의 일부 및 제2체결공(216)의 일부에 대응되도록 형성될 수 있으며, 제5연결공(251)을 통해 삽입되는 제4체결부재(252)에 의해 제2커버(250)는 연결링(230) 및 제1커버(210)에 결합되어 구동모듈(100)을 덮을 수 있다.

그리고, 제1커버(210)는 결합부(220)를 가질 수 있으며, 결합부(220)는 결합면(221), 제2통로부(222) 및 제4연결공(223)을 가질 수 있다.

결합면(221)은 구동축(121)과 수직하게 형성될 수 있으며, 편평하게 형성될 수 있다.

제2통로부(222)는 결합면(221)에 관통 형성될 수 있으며, 제2통로부(222)를 통해서는 케이블이 지나가도록 설치될 수 있다.

제4연결공(223)은 결합면(221)에 관통 형성될 수 있으며, 후술할 입력부(335)에 형성되는 복수의 제1결합공(336)에 대응되도록 형성될 수 있다. 제4연결공(223)은 제2통로부(222)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

입출력모듈(300)은 하모닉 드라이브(310) 및 토크전달부(330)를 가질 수 있다.

하모닉 드라이브(310)는 구동축(121)과 결합될 수 있다. 하모닉 드라이브(310)는 웨이브 제너레이터(311), 서큘러 스플라인(314) 및 플렉스 스플라인(315)을 가질 수 있다.

웨이브 제너레이터(311)는 연결링부(312) 및 회전링부(313)를 가질 수 있다. 그리고, 연결링부(312)는 구동축(121)에 결합되어 구동축(121)과 함께 회전할 수 있다. 또한, 회전링부(313)는 연결링부(312)의 외주면에 구비될 수 있다. 회전링부(313)는 베어링일 수 있으며, 타원형상으로 형성될 수 있다.

서큘러 스플라인(314)은 웨이브 제너레이터(311)의 외주면, 구체적으로는 회전링부(313)의 외주면과 이격된 상태로 회전링부(313)의 외주면을 감싸도록 구비될 수 있다. 서큘러 스플라인(314)의 내주면에는 치형(미도시)이 형성될 수 있다. 서큘러 스플라인(314)은 제2하우징(132)과 결합되어 회전하지 않도록 고정될 수 있다.

플렉스 스플라인(315)은 기어부(316), 제1연결부(317), 제2연결부(318) 및 회전중량부(319)를 가질 수 있다.

기어부(316)는 웨이브 제너레이터(311)의 회전링부(313) 및 서큘러 스플라인(314)의 사이에 구비될 수 있다. 기어부(316)는 웨이브 제너레이터(311)의 회전링부(313)로부터 회전력을 전달받아 서큘러 스플라인(314)과 부분적으로 기어 결합되어 맞물리면서 회전할 수 있다. 구체적으로, 기어부(316)의 외주면에는 서큘러 스플라인(314)의 내주면에 형성되는 치형과 맞물리는 치형(미도시)이 형성될 수 있다. 따라서, 구동축(121)이 회전하게 되면 연결링부(312)와 함께 타원형상의 회전링부(313)가 회전하면서 기어부(316)에서 회전링부(313)의 장축 부분에 가압되는 부분이 순차적으로 외측으로 밀려나게 된다. 그러면, 기어부(316)에서 외측으로 밀리는 부분이 서큘러 스플라인(314)의 치형과 맞물리게 된다. 기어부(316)의 치형의 개수는 서큘러 스플라인(314)의 치형의 개수보다 적을 수 있으며, 따라서, 기어부(316)는 웨이브 제너레이터(311)의 회전량보다 작은 회전량으로 웨이브 제너레이터(311)의 회전방향과 반대방향으로 회전할 수 있다.

제1연결부(317)는 기어부(316)와 연결될 수 있으며, 구동축(121)과 평행하게 형성될 수 있다. 그리고, 제2연결부(318)는 제1연결부(317)와 연결될 수 있으며, 구동축(121)의 반경 방향으로 형성될 수 있다.

그리고, 회전중량부(319)는 제2연결부(318)에 연결될 수 있다. 회전중량부(319)는 토크전달부(330) 및 회전부재(340)와 결합될 수 있다. 토크전달부(330) 및 회전부재(340)는 플렉스 스플라인(315)과 함께 회전될 수 있다.

토크전달부(330)는 출력부(331) 및 입력부(335)를 가질 수 있다.

출력부(331)는 플렉스 스플라인(315)의 회전중량부(319)와 상대적으로 가깝게 결합된 부분일 수 있으며, 출력부(331)에서는 플렉스 스플라인(315)에서 제공되는 동력이 출력될 수 있다.

입력부(335)는 출력부(331)와 일체로 형성될 수 있으며, 제1결합공(336)이 형성될 수 있다. 입력부(335)는 외부의 구성과 결합될 수 있으며, 외부에서 제공되는 동력이 입력될 수 있다. 구동축(121)이 회전하는 동안 외부에서 제공되는 동력의 크기가 구동축(121)의 회전력의 크기와 다르거나 또는 회전방향이 다르거나, 회전속도가 다른 경우, 토크전달부(330)에는 변형력이 발생될 수 있다.

토크전달부(330)는 커버부(200)와 연결되지 않기 때문에, 커버부(200)와 독립적으로 회전이 될 수 있다.

한편, 통합구동장치(10)는 처리부(400)를 더 가질 수 있으며, 처리부(400)는 센싱부(미도시)를 가질 수 있다. 상기 센싱부는 토크전달부(330)에 구비될 수 있으며, 토크전달부(330)의 변형률을 측정할 수 있다. 상기 센싱부로는 스트레인 게이지(Strain Gage)가 사용될 수 있다. 상기 센싱부는 복수개가 구비될 수 있다.

처리부(400)는 상기 센싱부로부터 전달되는 측정신호를 처리할 수 있으며, 측정신호를 기초로 구동부(110)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 처리부(400)는 토크전달부(330)의 변형률을 기초로, 구동축(121)의 회전방향 및 회전수 중 하나 이상이 조절되도록 제어할 수 있다.

본 발명에서 각각의 통합구동장치는 서로 결합될 수 있으며, 이때, 입력부(335)는 다른 통합구동장치의 제1커버의 결합부에 결합될 수 있다. 그리고 각각의 통합구동장치는 작동 시에, 다른 통합구동장치로부터 제공되는 힘을 입력받을 수 있으며, 이렇게 입력되는 힘을 기초로 출력되는 동력을 제어함으로써 용도에 맞는 출력이 구현되도록 하면서도 안정적인 작동이 가능할 수 있다.

이하에서는 통합구동장치를 가지는 산업용 로봇에 대해서 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 산업용 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 산업용 로봇의 통합구동장치 및 제1추가통합구동장치의 결합예시도이다.

도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 산업용 로봇은 통합구동장치(10), 베이스(20), 제1추가통합구동장치(10a), 제2추가통합구동장치(10b) 그리고 제3추가통합구동장치(10c)를 포함할 수 있다.

베이스(20)는 산업용 로봇이 설치되는 장소에 결합될 수 있다.

통합구동장치(10)는 베이스(20)에 결합될 수 있으며, 이때, 베이스(20)에는 통합구동장치(10)의 토크전달부(330)의 입력부(335)가 결합될 수 있다.

토크전달부(330)에는 베이스(20)와의 결합 편의성을 위해 어댑터(21)가 더 결합될 수 있다. 어댑터(21)에는 제1체결홀(22)이 형성될 수 있으며, 베이스(20)에는 제1체결홀(22)에 대응되는 제2체결홀(23)이 형성될 수 있다.

설치장소에 베이스(20)가 고정되면, 통합구동장치(10)의 입출력모듈(300)이 베이스(20)에 고정된 상태이기 때문에, 통합구동장치(10)의 구동모듈(100)의 작동 시에 커버부(200)가 회전하게 된다. 그리고, 커버부(200)는 입출력모듈(300)과 독립적으로 회전될 수 있다.

제1추가통합구동장치(10a)는 통합구동장치(10)에 결합될 수 있으며, 이때 제1추가통합구동장치(10a)는 통합구동장치(10)의 구동축(121)에 수직한 축방향으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1추가통합구동장치(10a)의 제1입출력모듈(300a)의 제1입력부(335a)는 통합구동장치(10)의 결합부(220)에 결합될 수 있다. 제1입출력모듈(300a)이 통합구동장치(10)에 결합되어 고정된 상태이기 때문에, 제1추가통합구동장치(10a)의 제1구동부가 작동하면 제1추가통합구동장치(10a)의 제1커버부(200a)는 회전될 수 있다. 제1커버부(200a)는 제1입출력모듈(300a)과 독립적으로 회전될 수 있다.

제2추가통합구동장치(10b)는 제1링크프레임(30)에 의해 제1추가통합구동장치(10a)와 결합될 수 있다.

제1링크프레임(30)의 일단부는 제1추가통합구동장치(10a)의 제1결합부(220a)에 결합될 수 있으며, 타단부는 제2추가통합구동장치(10b)의 제2결합부(220b)에 결합될 수 있다. 따라서, 제1추가통합구동장치(10a)의 제1커버부(200a)가 회전하면 제2추가통합구동장치(10b)는 제1추가통합구동장치의 제1구동축을 중심으로 회전할 수 있게 된다.

제3추가통합구동장치(10c)는 제2링크프레임(40)에 의해 제2추가통합구동장치(10b)와 결합될 수 있다. 여기서, 제2추가통합구동장치(10b)는 제2입출력모듈(300b)에 결합되어 제2입출력모듈(300b)과 함께 회전하는 보조커버부(700)를 더 가질 수 있다. 그리고, 보조커버부(700)에는 보조결합부(710)가 마련될 수 있다. 보조결합부(710)는 제2추가통합구동장치(10b)의 제2커버부(200b)에 마련되는 제2결합부(220b)와 동일하게 형성될 수 있다.

제2링크프레임(40)의 일단부는 보조결합부(710)에 연결될 수 있으며, 타단부는 제3추가통합구동장치(10c)의 제3커버부(200c)에 마련되는 제3결합부(220c)에 결합될 수 있다.

제2추가통합구동장치(10b)에서는 제2커버부(200b)가 제1링크프레임(30)에 결합되어 고정된 상태이기 때문에, 제2입출력모듈(300b)이 회전 시에 보조커버부(700)가 연동하여 함께 회전될 수 있다.

그리고, 보조커버부(700)가 회전하게 되면 제2링크프레임(40)과 함께 제3추가통합구동장치(10c)가 회전될 수 있다.

한편, 제3추가통합구동장치(10c)의 제3입출력모듈(300c)에는 제4추가통합구동장치(10d)의 제4결합부(220d)가 결합될 수 있다. 제4추가통합구동장치(10d)에서는 제4커버부(200d)가 제3추가통합구동장치(10c)에 고정된 상태이기 때문에, 제4입출력모듈(300d)은 제4커버부(200d)와 독립적으로 회전될 수 있다.

그리고, 제4추가통합구동장치(10d)의 제4입출력모듈(300d)에는 제5추가통합구동장치(10e)의 제5결합부(220e)가 결합될 수 있다. 제5추가통합구동장치(10e)에서는 제5커버부(200e)가 제4추가통합구동장치(10d)에 고정된 상태이기 때문에, 제5입출력모듈(300e)이 제5커버부(200e)와 독립적으로 회전될 수 있다. 제5입출력모듈(300e)에는 작업을 위한 다양한 툴이 결합될 수 있다.

한편, 앞에서는 설명의 편의상 베이스(20)에 결합되는 통합구동장치(10)의 이후에 배치되는 통합구동장치에 대해서는 추가통합구동장치(10a~10e)로 명명하여 설명하였으며, 통합구동장치(10) 및 추가통합구동장치(10a~10e)는 모두 도 1 내지 도 4에서 설명한 구성을 공통적으로 가질 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 통합구동장치 30: 제1링크프레임
40: 제2링크프레임 100: 구동모듈
110: 구동부 130: 고정하우징
134: 결합링부 200: 커버부
210: 제1커버 211: 고정링부
220: 결합부 230: 연결링
250: 제2커버 300: 입출력모듈
310: 하모닉 드라이브 330: 토크전달부
400: 처리부 700: 보조커버부
710: 보조결합부

Claims (8)

1. 고정자 및 회전자를 가지고 상기 회전자와 결합되는 구동축을 회전시키는 구동부와, 상기 구동부가 수용되도록 상기 고정자와 결합되는 고정하우징을 가지는 구동모듈;
   상기 구동모듈이 내측에 수용되도록 상기 고정하우징과 결합되고 상기 구동축과 수직한 축방향을 가지는 결합부를 가지는 커버부; 그리고
   상기 구동축과 결합되어 상기 구동축과 동심으로 회전하는 하모닉 드라이브와, 상기 하모닉 드라이브의 플렉스 스플라인과 결합되어 상기 구동축의 동력이 출력되는 출력부 및 상기 출력부와 일체로 형성되되 외부로부터 동력이 입력되는 입력부를 가지는 토크전달부를 가지고, 상기 커버부와 독립적으로 회전하는 입출력모듈을 포함하는 통합구동장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커버부는
   상기 고정하우징의 외주면에 원주방향을 따라 돌출 형성되는 결합링부에 축방향으로 밀착되고 상기 결합링부에 형성되는 복수의 제1체결공에 대응되도록 제1연결공이 형성되는 고정링부를 가지고, 내주면이 상기 결합링부의 외주면에 밀착되어 상기 구동모듈의 외주면을 감싸도록 형성되며, 일단부에는 둘레방향을 따라 제1단차홈이 형성되는 제1커버와,
   상기 제1단차홈에 결합되고, 상기 제1커버에 형성되는 복수의 제2체결공에 대응되도록 제2연결공이 형성되며, 상기 제1커버의 테두리와 함께 제2단차홈을 형성하는 연결링과,
   상기 제2연결공에 대응되도록 제3연결공이 형성되고, 상기 제2단차홈에 위치되어 상기 연결링 및 상기 제1커버와 결합되고 상기 구동모듈을 덮는 제2커버를 가지는 것을 특징으로 하는 통합구동장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1커버의 내주면에는 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 복수의 보강리브가 상기 제1커버의 길이 방향으로 돌출 형성되고, 상기 제2체결공은 상기 보강리브에 형성되는 것을 특징으로 하는 통합구동장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 결합부는 상기 구동축과 수직하게 형성되는 결합면과, 상기 입력부에 형성되는 복수의 제1결합홀에 대응되도록 상기 결합면에 관통 형성되는 제4연결공을 가지는 것을 특징으로 하는 통합구동장치.
5. 베이스;
   제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 기재되고, 상기 베이스에 입출력모듈이 결합되는 통합구동장치;
   상기 통합구동장치의 구동축에 수직한 축방향으로 결합되는 제1추가통합구동장치;
   상기 제1추가통합구동장치와 제1링크프레임에 의해 결합되는 제2추가통합구동장치; 그리고
   상기 제2추가통합구동장치와 제2링크프레임에 의해 결합되는 제3추가통합구동장치를 포함하는 산업용 로봇.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1추가통합구동장치의 제1입출력모듈은 상기 통합구동장치의 결합부에 결합되고, 상기 제1입출력모듈이 상기 통합구동장치에 결합되어 고정된 상태에서 상기 제1추가통합구동장치의 제1커버부는 상기 제1입출력모듈과 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1링크프레임은 일단부가 상기 제1추가통합구동장치의 제1결합부에 결합되고 타단부가 상기 제2추가통합구동장치의 제2결합부에 결합되어 상기 제1추가통합구동장치의 제1커버부의 회전 시에 상기 제2추가통합구동장치가 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제2추가통합구동장치는 제2입출력모듈에 결합되어 상기 제2입출력모듈과 함께 회전하는 보조커버부를 더 가지고,
   상기 제2링크프레임의 일단부는 상기 보조커버부에 마련되는 보조결합부에 연결되고, 타단부는 상기 제3추가통합구동장치의 제3결합부에 결합되는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.

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