KR20240096059A - A Smart Actuator Integrated with a Reducer and an Encoder - Google Patents

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KR20240096059A
KR20240096059A KR1020220178326A KR20220178326A KR20240096059A KR 20240096059 A KR20240096059 A KR 20240096059A KR 1020220178326 A KR1020220178326 A KR 1020220178326A KR 20220178326 A KR20220178326 A KR 20220178326A KR 20240096059 A KR20240096059 A KR 20240096059A
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이종배
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(주)퓨처시스텍
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Abstract

본 발명은 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터에 관한 것이다. 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터는 컨트롤러(11); 컨트롤러(11)에 의하여 작동되는 BLDC 모터(12); BLDC 모터(12)의 회전수와 속도를 탐지하는 엔코더(13); BLDC 모터(12)의 모터 축(123)에 의하여 회전되는 선 기어(143)와 선 기어(143)에 의하여 회전되는 위성 기어(146)를 포함하는 유성 기어 구조의 감속기(14); 및 감속기(14)에 의하여 작동되는 출력 축(15)을 포함한다.The present invention relates to a smart actuator integrated with a reducer and encoder. The smart actuator with integrated reducer and encoder includes a controller (11); BLDC motor (12) operated by the controller (11); Encoder (13) that detects the number of rotations and speed of the BLDC motor (12); A reducer 14 having a planetary gear structure including a sun gear 143 rotated by the motor shaft 123 of the BLDC motor 12 and a satellite gear 146 rotated by the sun gear 143; and an output shaft (15) operated by a reducer (14).

Description

감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터{A Smart Actuator Integrated with a Reducer and an Encoder}A Smart Actuator Integrated with a Reducer and an Encoder}

본 발명은 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터에 관한 것이고, 구체적으로 모터에 감속기 및 엔코더가 일체로 결합된 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a smart actuator integrated with a reducer and encoder, and more specifically, to a smart actuator integrated with a reducer and encoder in which a reducer and an encoder are integrated into a motor.

액추에이터는 지능형 융복합가공기, 지능형 3D 쾌속조형기 또는 지능형 로봇과 같은 기계의 작동을 위한 동력을 발생시키는 구동 장치에 해당한다. 이와 같은 액추에이터는 전기를 이용하는 방식과 유압 또는 공압과 같은 압력을 이용하는 방식으로 나눌 수 있다. 압력 이용 방식의 경우 큰 힘을 발생시킬 수 있다는 장점을 가지지만 부가적인 장치를 필요로 하고, 제어 과정에서 응답성이 느리면서 비선형성을 나타내는 단점을 가진다. 이로 인하여 전기 구동 방식이 정밀 기계의 작동에 적용되고, 전기식 모터가 이에 해당한다. 모터가 액추에이터로 이용되기 위하여 감속기, 센서 또는 제어 수단이 결합되어야 한다. 이와 같은 액추에이터와 관련하여 특허공개번호 10-2018-0061460은 로봇 관절 구동기에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2022-0052696은 로봇용 스마트 액추에이터에 대하여 개시한다. 로봇 또는 이와 유사한 정밀 기계의 구동을 위하여 액추에이터는 구조적으로 간단하면서 구동 오차의 발생을 적절하게 탐지할 수 있는 수단을 가질 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 구조를 가진 액추에이터에 대하여 개시하지 않는다.An actuator corresponds to a driving device that generates power for the operation of machines such as intelligent convergence processing machines, intelligent 3D rapid prototyping machines, or intelligent robots. These actuators can be divided into those that use electricity and those that use pressure such as hydraulic or pneumatic. The pressure-using method has the advantage of being able to generate a large force, but has the disadvantage of requiring an additional device, slow response during the control process, and showing non-linearity. For this reason, electric drive methods are applied to the operation of precision machines, and electric motors correspond to this. In order for a motor to be used as an actuator, a reducer, sensor, or control means must be combined with it. In relation to such actuators, Patent Publication No. 10-2018-0061460 discloses a robot joint actuator. Additionally, Patent Publication No. 10-2022-0052696 discloses a smart actuator for robots. In order to drive a robot or similar precision machine, the actuator needs to be structurally simple and have a means to appropriately detect the occurrence of a driving error. However, the prior art does not disclose an actuator with such a structure.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art and has the following purposes.

선행기술1: 특허공개번호 10-2018-0061460(중앙대학교 산학협력단, 2018.12.19. 공개) 로봇 관절 구동기Prior art 1: Patent publication number 10-2018-0061460 (Chung-Ang University Industry-Academic Cooperation Foundation, published on December 19, 2018) Robotic joint actuator 선행기술2: 특허공개번호 10-2022-0052696(주식회사 뉴로메카, 2022.04.28. 공개) 토크 값 기반으로 모듈화된 로봇용 스마트 액추에이터Prior Art 2: Patent Publication No. 10-2022-0052696 (Neuromeka Co., Ltd., published on April 28, 2022) Smart actuator for robots modularized based on torque value

본 발명의 목적은 감속기 및 엔코더가 모터와 일체로 결합되면서 감속기의 기어 위치의 탐지가 가능한 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a smart actuator integrated with a reducer and an encoder that can detect the gear position of the reducer while the reducer and encoder are integrated with the motor.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터는 컨트롤러; 컨트롤러에 의하여 작동되는 BLDC 모터; BLDC 모터의 회전수와 속도를 탐지하는 엔코더; BLDC 모터의 모터 축에 의하여 회전되는 선 기어와 선 기어에 의하여 회전되는 위성 기어를 포함하는 유성 기어 구조의 감속기; 및 감속기에 의하여 작동되는 출력 축을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a smart actuator integrated with a reducer and an encoder includes a controller; BLDC motor operated by a controller; Encoder that detects the number of rotations and speed of the BLDC motor; A reducer with a planetary gear structure including a sun gear rotated by the motor shaft of the BLDC motor and a satellite gear rotated by the sun gear; and an output shaft operated by a reducer.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, BLDC 모터는 링 형상이 되면서 링의 둘레를 따라 형성된 다수 개의 단위 자극으로 이루어진 회전자; 및 서로 마주보면서 배치되는 한 쌍의 선형 판 절연체 및 한 쌍의 선형 판 절연체의 사이에 배치된 다수 개의 단위 코일로 이루어진다.According to another suitable embodiment of the present invention, the BLDC motor includes a rotor formed in a ring shape and consisting of a plurality of unit magnetic poles formed along the circumference of the ring; and a pair of linear plate insulators disposed facing each other and a plurality of unit coils disposed between the pair of linear plate insulators.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 감속기는 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 원형 기판 및 한 쌍의 원형 기판에 양쪽 끝 부분이 고정되는 다수 개의 맞물림 실린더로 이루어진 세 개의 위성 기어를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the reducer includes three satellite gears consisting of a pair of circular substrates arranged to face each other and a plurality of meshing cylinders whose ends are fixed to the pair of circular substrates.

본 발명에 따른 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터는 지능형 융복합가공기, 지능형 3D 쾌속조형기 또는 지능형 로봇의 작동에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 액추에이터는 BLDC 모터에 의하여 구동되면서 다극 자화 구조의 회전자 및 모듈화 구조의 고정자에 의하여 모터 구조가 간단해지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 액추에이터는 백래시(backlash)가 작은 유성 기어에 의한 감속기가 적용되어 정밀 제어가 가능하다. 본 발명에 따른 액추에이터는 다양한 산업용 자동화 기계에 적용될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.The smart actuator integrated with a reducer and encoder according to the present invention can be applied to the operation of an intelligent convergence processing machine, an intelligent 3D rapid prototyping machine, or an intelligent robot. The actuator according to the present invention is driven by a BLDC motor and simplifies the motor structure by using a rotor with a multipole magnetization structure and a stator with a modular structure. In addition, the actuator according to the present invention uses a reducer using planetary gears with small backlash, enabling precise control. The actuator according to the present invention can be applied to various industrial automation machines, and the present invention is not limited thereby.

도 1은 본 발명에 따른 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 액추에이터를 위한 모터의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 액추에이터를 위한 감속기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 기어 회전 탐지 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 액추에이터의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
Figure 1 shows an embodiment of a smart actuator integrated with a reducer and encoder according to the present invention.
Figure 2 shows an embodiment of a motor for an actuator according to the present invention.
Figure 3 shows an embodiment of a reducer for an actuator according to the present invention.
Figure 4 shows an embodiment of the gear rotation detection structure according to the present invention.
Figure 5 shows an embodiment of the operating structure of the actuator according to the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the attached drawings, but the examples are for a clear understanding of the present invention and the present invention is not limited thereto. In the description below, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so unless necessary for understanding the invention, the description will not be repeated, and well-known components will be briefly described or omitted, but the present invention It should not be understood as being excluded from the embodiments.

도 1은 본 발명에 따른 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터의 실시 예를 도시한 것이다.Figure 1 shows an embodiment of a smart actuator integrated with a reducer and encoder according to the present invention.

도 1을 참조하면, 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터는 컨트롤러(11); 컨트롤러(11)에 의하여 작동되는 BLDC 모터(12); BLDC 모터(12)의 회전수와 속도를 탐지하는 엔코더(13); BLDC 모터(12)의 모터 축(123)에 의하여 회전되는 선 기어(145)와 선 기어(143)에 의하여 회전되는 위성 기어(146)를 포함하는 유성 기어 구조의 감속기(14); 및 감속기(14)에 의하여 작동되는 출력 축(15)을 포함한다.Referring to Figure 1, the smart actuator integrated with a reducer and encoder includes a controller (11); BLDC motor (12) operated by the controller (11); Encoder (13) that detects the number of rotations and speed of the BLDC motor (12); A reducer 14 having a planetary gear structure including a sun gear 145 rotated by the motor shaft 123 of the BLDC motor 12 and a satellite gear 146 rotated by the sun gear 143; and an output shaft (15) operated by a reducer (14).

컨트롤러(11)에 의하여 액추에이터의 전체 작동이 제어될 수 있고, 컨트롤러(11)는 작동을 제어하는 제어 수단 및 EtherCAT, CAN, RS-485, Wi-Fi 또는 LTE/3G와 같은 통신 수단을 포함할 수 있다. 컨트롤러(11)에 의하여 BLDC 모터(12)가 구동될 수 있고, BLDC 모터(12)는 영구 자석으로 이루어져 회전하는 회전자(122); 회전자(122)의 둘레 면에 배치된 고정자(121); 회전자(122)로부터 한쪽 방향으로 연장되는 센서 축(124); 및 회전자(122)에 연결된 모터 축(123)으로 이루어질 수 있다. 엔코더(13) 또는 레졸버는 BLDC 모터(12)와 일체로 결합될 수 있고, 센서 축(124)에 고정되어 회전하는 회전 유닛(131); BLDC 모터(12)의 고정자(121)에 결합된 고정 기판에 배치되어 회전 유닛(131)의 위치를 감지하는 고정 유닛(132); 및 회전 유닛(131)과 고정 유닛(132)의 위치 감지 신호를 처리하는 신호 처리 수단을 포함할 수 있다. 신호 처리 수단을 컨트롤러(11)와 무선 통신이 가능하고, 감지된 BLDC 모터(12)의 위치를 컨트롤러(12)로 전송할 수 있다. 모터 축(123)에 감속기(14)가 연결될 수 있고, 감속기(14)는 유성 기어 구조를 가질 수 있다. 구체적으로 모터 축(123)에 감속기(14)의 입력 축(144)이 연결될 수 있고 입력 축(144)에 의하여 선 기어(143)가 회전될 수 있다. 선 기어(143)의 둘레 면에 제1 위성 기어(146)가 배치되어 선 기어(143)와 맞물려 회전될 수 있고, 제1 위성 기어(146)에 연결 기어(141)가 맞물려 회전될 수 있다. 또한 연결 기어(141)의 안쪽에 제1 위성 기어(145)가 맞물려 회전될 수 있고, 연결 기어(141)의 외부에 링 기어(142)가 맞물려 회전될 수 있다. 그리고 링 기어(142)에 출력 축(15)이 연결될 수 있고, 출력 축(15)에 의하여 지능형 융복합가공기, 지능형 3D 쾌속조형기 또는 지능형 로봇과 같은 기계가 작동될 수 있다.The entire operation of the actuator can be controlled by the controller 11, which may include control means for controlling the operation and communication means such as EtherCAT, CAN, RS-485, Wi-Fi or LTE/3G. You can. The BLDC motor 12 can be driven by the controller 11, and the BLDC motor 12 includes a rotor 122 made of a permanent magnet and rotating; A stator 121 disposed on the circumferential surface of the rotor 122; A sensor shaft 124 extending in one direction from the rotor 122; and a motor shaft 123 connected to the rotor 122. The encoder 13 or resolver may be integrally combined with the BLDC motor 12, and includes a rotation unit 131 fixed to and rotating on the sensor shaft 124; A fixing unit 132 disposed on a fixing board coupled to the stator 121 of the BLDC motor 12 and detecting the position of the rotation unit 131; And it may include signal processing means for processing the position detection signals of the rotation unit 131 and the fixed unit 132. The signal processing means can communicate wirelessly with the controller 11, and the position of the detected BLDC motor 12 can be transmitted to the controller 12. A reducer 14 may be connected to the motor shaft 123, and the reducer 14 may have a planetary gear structure. Specifically, the input shaft 144 of the reducer 14 may be connected to the motor shaft 123, and the sun gear 143 may be rotated by the input shaft 144. A first satellite gear 146 is disposed on the circumferential surface of the sun gear 143 and can be rotated by engaging with the sun gear 143, and the connection gear 141 is engaged by the first satellite gear 146 and can be rotated. . Additionally, the first satellite gear 145 may be engaged and rotated inside the connecting gear 141, and the ring gear 142 may be engaged and rotated outside the connecting gear 141. And the output shaft 15 can be connected to the ring gear 142, and a machine such as an intelligent convergence processing machine, an intelligent 3D rapid prototyping machine, or an intelligent robot can be operated by the output shaft 15.

감속기(14)를 형성하는 적어도 하나의 기어의 회전 또는 회전 속도가 탐지될 수 있고, 예를 들어 링 기어(142)의 회전이 기어 탐지 모듈(16)에 의하여 탐지될 수 있다. 기어 탐지 모듈(16)에 의하여 탐지된 기어의 회전수 또는 회전 각도가 컨트롤러(11)로 전송될 수 있고, 컨트롤러(11)는 모터(12)의 회전수 또는 회전 각도와 링 기어(142)의 회전수 또는 회전 각도를 대비하여 오차를 산출하고 그에 따라 모터(12)의 작동을 적절하게 조절할 수 있다. 컨트롤러(11)에 의한 BLDC 모터(12)의 작동을 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.The rotation or rotational speed of at least one gear forming the reducer 14 may be detected, for example the rotation of the ring gear 142 may be detected by the gear detection module 16 . The rotation speed or rotation angle of the gear detected by the gear detection module 16 may be transmitted to the controller 11, and the controller 11 may determine the rotation speed or rotation angle of the motor 12 and the ring gear 142. The error can be calculated by comparing the rotation speed or rotation angle, and the operation of the motor 12 can be appropriately adjusted accordingly. The operation of the BLDC motor 12 by the controller 11 may be performed in various ways, and the present invention is not limited thereby.

도 2는 본 발명에 따른 액추에이터를 위한 모터의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 2 shows an embodiment of a motor for an actuator according to the present invention.

도 2를 참조하면, BLDC 모터(12)는 링 형상이 되면서 링의 둘레를 따라 형성된 다수 개의 단위 자극(21_1 내지 21_L)으로 이루어진 회전자(21); 및 서로 마주보면서 배치되는 한 쌍의 선형 판 절연체(23) 및 한 쌍의 선형 판 절연체(23)의 사이에 배치된 다수 개의 단위 코일(25_1 내지 25_K)로 이루어진다. BLDC 모터는 회전자(21)와 회전자(21)의 둘레 면에 배치된 고정자로 이루어질 수 있고, 회전자(21)는 링 형상이 될 수 있다. 구체적으로 선형 띠 형상으로 연장되는 회전자 베이스에 연속적으로 S극과 N극의 단위 자극(21_1 내지 21_L)이 형성될 수 있다. 이와 같이 회전자 베이스가 S극과 N극이 교대로 단위 자극(21_1 내지 21_L)으로 자화가 되면, 회전자 베이스의 양 끝이 연결되어 링 형상의 회전자(21)가 만들어질 수 있다. 도 2의 (나)를 참조하면, 고정자는 직렬 형태의 멀티 코어 구조로 만들어질 수 있다. 멀티 코어 구조의 고정자의 형성을 위하여 원형 띠 형상의 절연 고정 판(22)이 준비될 수 있고, 일정폭을 가진 원형 띠의 원주 방향을 따라 일정 간격으로 다수 개의 고정 홀(22_1 내지 22_N)이 형성될 수 있다. 각각의 고정 홀(21_1 내지 22_N)은 반지름 방향을 따라 연장될 수 있다. 직렬 형상의 멀티 코어는 한 쌍의 선형 판 절연체(23); 한 쌍의 선형 판 절연체(23)의 사이에 배치된 다수 개의 단위 코일(25_1 내지 25_K); 및 각각의 단위 코일(25_1 내지 25_K)의 양쪽 끝 부분에 결합되는 판 형상의 고정 핀(24_1 내지 24_K)으로 이루어질 수 있다. 선형 판 절연체(23)는 유연성을 가진 합성수지 소재로 만들어질 수 있고, 고정 핀(24_1 내지 24_K)의 끝 부분은 고정 홀(22_1 내지 22_N)에 삽입될 수 있다. 멀티 코어는 원형으로 고리 형상으로 만들어질 수 있고, 이와 같은 상태에서 절연 고정 판(22)이 고리 형상의 멀티 코어의 아래쪽 및 위쪽에 결합될 수 있다. 구체적으로 고정 핀(24_1 내지 24_K)이 고정 홀(22_1 내지 22_N)에 삽입되면서 절연 고정 판(22)이 멀티 코어에 고정될 수 있다. 회전자(21) 또는 고정자는 다양한 방법으로 만들어질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.Referring to FIG. 2, the BLDC motor 12 includes a rotor 21 that has a ring shape and consists of a plurality of unit magnetic poles 21_1 to 21_L formed along the circumference of the ring; and a pair of linear plate insulators 23 disposed facing each other and a plurality of unit coils 25_1 to 25_K disposed between the pair of linear plate insulators 23. The BLDC motor may be comprised of a rotor 21 and a stator disposed on a circumferential surface of the rotor 21, and the rotor 21 may have a ring shape. Specifically, unit magnetic poles 21_1 to 21_L of the S and N poles may be formed continuously on the rotor base extending in a linear strip shape. In this way, when the rotor base is magnetized with unit magnetic poles 21_1 to 21_L with the S and N poles alternating, both ends of the rotor base can be connected to create a ring-shaped rotor 21. Referring to (b) of FIG. 2, the stator may be made of a serial multi-core structure. To form a stator of a multi-core structure, an insulating fixing plate 22 in the shape of a circular band can be prepared, and a plurality of fixing holes 22_1 to 22_N are formed at regular intervals along the circumferential direction of the circular band with a certain width. It can be. Each fixing hole 21_1 to 22_N may extend along the radial direction. The series-shaped multi-core consists of a pair of linear plate insulators (23); a plurality of unit coils (25_1 to 25_K) disposed between a pair of linear plate insulators (23); and plate-shaped fixing pins (24_1 to 24_K) coupled to both ends of each unit coil (25_1 to 25_K). The linear plate insulator 23 may be made of a flexible synthetic resin material, and the ends of the fixing pins 24_1 to 24_K may be inserted into the fixing holes 22_1 to 22_N. The multi-core may be made into a circular ring shape, and in this state, the insulating fixing plate 22 may be coupled to the lower and upper sides of the ring-shaped multi-core. Specifically, the insulating fixing plate 22 may be fixed to the multi-core as the fixing pins 24_1 to 24_K are inserted into the fixing holes 22_1 to 22_N. The rotor 21 or stator can be made in various ways and the present invention is not limited thereby.

도 3은 본 발명에 따른 액추에이터를 위한 감속기의 실시 예를 도시한 것이다.Figure 3 shows an embodiment of a reducer for an actuator according to the present invention.

도 3을 참조하면, 감속기(14)는 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b) 및 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b)에 양쪽 끝 부분이 고정되는 다수 개의 맞물림 실린더(343_1 내지 343_K))로 이루어진 세 개의 위성 기어(34a, 34b, 34c)를 포함한다. 감속기(14)는 전체적으로 속이 빈 실린더 형상이 되면서 수용 공간이 형성된 케이싱(31); 케이싱(31)의 중심에 위치하는 선 기어(32); 선 기어(32)의 둘레 면에 배치되는 세 개의 위성 기어(34a, 34b, 34c); 및 세 개의 위성 기어(34a, 34b, 34c)에 맞물리는 링 기어(33)로 이루어질 수 있다. 케이싱(31)에 내부에 분리 판(35)에 배치되고, 모터 축에 연결되는 연결 축이 형성된 선 기어(32)가 케이싱(31)의 중심에 배치될 수 있고, 선 기어(32)의 둘레 면에 세 개의 위성 기어(34a, 34b, 34c)가 배치될 수 있다. 그리고 링 기어(33)가 세 개의 위성 기어(34a, 34b, 34c)를 둘러싸는 형태로 배치되고, 커버(36)에 의하여 케이싱(31)이 밀폐되어 감속기(14)가 형성될 수 있다. 도 3의 오른쪽을 참조하면, 위성 기어(34a)는 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b) 및 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b)에 양쪽 끝 부분이 고정되는 다수 개의 맞물림 실린더(343_1 내지 343_K))로 이루어질 수 있다. 구체적으로 다수 개의 맞물림 실린더(343_1 내지 343_K)가 원형으로 배치될 수 있고, 각각의 맞물림 실린더(343_1 내지 343_K)의 양쪽 끝 부분에 고정 탭(346)이 형성될 수 있다. 맞물림 실린더(343_1 내지 343_K)의 양쪽에 고정 탭(346)이 삽입되어 고정되는 고정 홀(344a, 344b)이 형성된 한 쌍의 고정 판(342a, 342b)이 결합되고, 한 쌍의 고정 판(342a, 342b)의 바깥쪽에 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b)이 결합될 수 있다. 위성 기어(34a, 34b, 34c)가 이와 같은 구조로 만들어져 감속기(14)가 전체적으로 작은 크기로 만들어지면서 큰 토크의 전달이 가능하도록 한다. 또한 백래시가 감소되어 정밀한 제어가 가능하도록 한다.Referring to FIG. 3, the reducer 14 includes a pair of circular substrates 341a and 341b arranged to face each other and a plurality of engaging cylinders 343_1 whose both ends are fixed to the pair of circular substrates 341a and 341b. to 343_K)) and includes three satellite gears 34a, 34b, and 34c. The reducer 14 includes a casing 31 that has an overall hollow cylindrical shape and a receiving space; A sun gear (32) located at the center of the casing (31); three satellite gears (34a, 34b, 34c) disposed on the circumferential surface of the sun gear (32); and a ring gear 33 engaged with three satellite gears 34a, 34b, and 34c. A sun gear 32 disposed on a separation plate 35 inside the casing 31 and having a connection shaft connected to the motor shaft may be disposed at the center of the casing 31 and around the circumference of the sun gear 32. Three satellite gears 34a, 34b, and 34c may be arranged on the surface. And the ring gear 33 is arranged to surround the three satellite gears 34a, 34b, and 34c, and the casing 31 is sealed by the cover 36 to form the reducer 14. Referring to the right side of FIG. 3, the satellite gear 34a is a pair of circular substrates 341a and 341b arranged to face each other and a plurality of engagements at both ends of which are fixed to the pair of circular substrates 341a and 341b. It may be composed of cylinders (343_1 to 343_K). Specifically, a plurality of engaging cylinders 343_1 to 343_K may be arranged in a circle, and fixing tabs 346 may be formed at both ends of each engaging cylinder 343_1 to 343_K. A pair of fixing plates 342a and 342b having fixing holes 344a and 344b in which fixing tabs 346 are inserted and fixed on both sides of the engaging cylinders 343_1 to 343_K are coupled, and a pair of fixing plates 342a , A pair of circular substrates 341a and 341b may be coupled to the outside of 342b). The satellite gears 34a, 34b, and 34c are made with this structure, so that the reducer 14 is made small overall and can transmit a large torque. Additionally, backlash is reduced to enable precise control.

도 4는 본 발명에 따른 기어 회전 탐지 구조의 실시 예를 도시한 것이다.Figure 4 shows an embodiment of the gear rotation detection structure according to the present invention.

도 4를 참조하면, 원형의 링 기어(33)의 원주의 한 지점에 탐지 부위(41)가 형성되고, 링 기어(33)의 외부에 탐지 센서(42)가 배치될 수 있다. 탐지 부위(41)는 예를 들어 영구 자석이 삽입되거나, 자석 코팅이 되거나, 일부가 자화가 되는 방법으로 형성될 수 있다. 탐지 센서(42)는 탐지 부위(41)가 접근하거나, 멀어지는 것을 탐지할 수 있는 다양한 센서가 될 수 있고, 예를 들어 홀 센서가 될 수 있다. 탐지 부위(41)가 멀어지거나, 가까워지는 것이 탐지 센서(42)에 의하여 탐지되어 위치 산출 유닛(43)으로 전송될 수 있고, 위치 산출 유닛(43)은 링 기어(33)의 각속도 및 회전수를 산출하여 컨트롤러(11)로 전송할 수 있다. 전송된 정보에 기초하여 컨트롤러(11)는 모터의 각속도와 링 기어(33)의 각속도를 비교하여 작동 오차를 산출할 수 있다. 위와 같은 탐지 부위(41)는 링 기어(33) 또는 위성 기어(34a, 34b, 34c)에 형성될 수 있다. 다양한 기어(33, 34a, 34b, 34c)의 위치가 탐지될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.Referring to FIG. 4, a detection area 41 is formed at one point on the circumference of the circular ring gear 33, and a detection sensor 42 may be placed outside the ring gear 33. The detection area 41 may be formed, for example, by inserting a permanent magnet, applying a magnetic coating, or partially magnetizing it. The detection sensor 42 may be a variety of sensors capable of detecting that the detection area 41 is approaching or moving away, and may be, for example, a Hall sensor. The detection area 41 moving away or getting closer can be detected by the detection sensor 42 and transmitted to the position calculation unit 43, and the position calculation unit 43 calculates the angular velocity and rotation speed of the ring gear 33. can be calculated and transmitted to the controller 11. Based on the transmitted information, the controller 11 can calculate the operating error by comparing the angular velocity of the motor and the angular velocity of the ring gear 33. The above detection area 41 may be formed on the ring gear 33 or the satellite gears 34a, 34b, and 34c. The positions of various gears 33, 34a, 34b, 34c can be detected and the present invention is not limited thereby.

도 5는 본 발명에 따른 액추에이터의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.Figure 5 shows an embodiment of the operating structure of the actuator according to the present invention.

도 5를 참조하면, 모터 작동 유닛(51)에 의하여 모터가 작동될 수 있고, 엔코더 또는 레졸버와 같은 모터 각도 탐지 유닛(52)에 의하여 모터의 회전수 또는 각속도가 탐지될 수 있다. 기어 회전 탐지 유닛(53)에 의하여 감속기를 형성하는 기어의 회전각 또는 회전수가 탐지될 수 있고, 출력축 탐지 유닛(54)에 의하여 출력축의 회전수 또는 토크와 같은 출력축의 작동 상태가 탐지될 수 있다. 모터 각도 탐지 유닛(52), 기어 회전 탐지 유닛(53) 및 출력축 탐지 유닛(54)에 의하여 탐지된 정보가 오차 산출 유닛(55)으로 전송될 수 있다. 오차 산출 유닛(54)에 의하여 모터, 감속기 및 출력축의 작동 과정에서 발생되는 작동 오차가 산출될 수 있고, 산출된 오차가 보상 데이터 생성 모듈(56)로 전송되어 보상 데이터가 생성될 수 있다. 보상 데이터는 출력축에서 요구되는 출력을 발생을 위하여 미리 결정된 모터의 작동에 대한 오차를 보상하는 데이터를 포함할 수 있고, 이와 같은 보상 데이터가 컨트롤러(11)로 전송될 수 있다. 컨트롤러(11)는 보상 데이터에 기초하여 모터 작동 유닛(51)을 작동시킬 수 있다. 컨트롤러(11)에 의한 모터의 작동 제어는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.Referring to FIG. 5, the motor may be operated by the motor operation unit 51, and the rotational speed or angular velocity of the motor may be detected by the motor angle detection unit 52, such as an encoder or resolver. The rotation angle or number of rotations of the gear forming the reducer can be detected by the gear rotation detection unit 53, and the operating state of the output shaft, such as the number of rotations or torque of the output shaft, can be detected by the output shaft detection unit 54. . Information detected by the motor angle detection unit 52, gear rotation detection unit 53, and output shaft detection unit 54 may be transmitted to the error calculation unit 55. The error calculation unit 54 can calculate the operating error that occurs during the operation of the motor, reducer, and output shaft, and the calculated error can be transmitted to the compensation data generation module 56 to generate compensation data. The compensation data may include data that compensates for errors in the operation of a predetermined motor in order to generate the output required from the output shaft, and such compensation data may be transmitted to the controller 11. The controller 11 may operate the motor operation unit 51 based on the compensation data. Operation control of the motor by the controller 11 may be accomplished in various ways, and the present invention is not limited thereby.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.Although the present invention has been described in detail above with reference to the presented embodiments, those skilled in the art will be able to make various variations and modifications without departing from the technical spirit of the present invention by referring to the presented embodiments. . The present invention is not limited by such variations and modifications, but is limited by the claims appended below.

11: 컨트롤러 12: BLDC 모터
13: 엔코더 14: 감속기
15: 출력 축 21: 회전자
23: 절연체 25_1 내지 25_K: 단위 코일
34a, 34b, 34c: 위성 기어 123: 모터 축
143: 선 기어 146: 위성 기어
341a, 341b: 원형 기판 343_1 내지 343_K: 맞물림 실린더
11: Controller 12: BLDC motor
13: encoder 14: reducer
15: output shaft 21: rotor
23: Insulator 25_1 to 25_K: Unit coil
34a, 34b, 34c: satellite gear 123: motor shaft
143: sun gear 146: satellite gear
341a, 341b: circular substrate 343_1 to 343_K: engaging cylinder

Claims (3)

컨트롤러(11);
컨트롤러(11)에 의하여 작동되는 BLDC 모터(12);
BLDC 모터(12)의 회전수와 속도를 탐지하는 엔코더(13);
BLDC 모터(12)의 모터 축(123)에 의하여 회전되는 선 기어(143)와 선 기어(143)에 의하여 회전되는 위성 기어(146)를 포함하는 유성 기어 구조의 감속기(14); 및
감속기(14)에 의하여 작동되는 출력 축(15)을 포함하는 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터.
Controller (11);
BLDC motor (12) operated by the controller (11);
Encoder (13) that detects the number of rotations and speed of the BLDC motor (12);
A reducer 14 having a planetary gear structure including a sun gear 143 rotated by the motor shaft 123 of the BLDC motor 12 and a satellite gear 146 rotated by the sun gear 143; and
A smart actuator integrated with a reducer and encoder including an output shaft (15) operated by a reducer (14).
청구항 1에 있어서, BLDC 모터(12)는 링 형상이 되면서 링의 둘레를 따라 형성된 다수 개의 단위 자극(21_1 내지 21_L)으로 이루어진 회전자(21); 및 서로 마주보면서 배치되는 한 쌍의 선형 판 절연체(23) 및 한 쌍의 선형 판 절연체(23)의 사이에 배치된 다수 개의 단위 코일(25_1 내지 25_K)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터.The method according to claim 1, wherein the BLDC motor (12) is a ring-shaped rotor (21) made of a plurality of unit magnetic poles (21_1 to 21_L) formed along the circumference of the ring; and a pair of linear plate insulators 23 disposed facing each other and a plurality of unit coils 25_1 to 25_K disposed between the pair of linear plate insulators 23. A smart integrated reducer and encoder. Actuator. 청구항 1에 있어서, 감속기(14)는 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b) 및 한 쌍의 원형 기판(341a, 341b)에 양쪽 끝 부분이 고정되는 다수 개의 맞물림 실린더(343_1 내지 343_K))로 이루어진 세 개의 위성 기어(34a, 34b, 34c)를 포함하는 감속기 및 엔코더 일체형 스마트 액추에이터.The method of claim 1, wherein the reducer 14 includes a pair of circular substrates 341a and 341b arranged to face each other and a plurality of engaging cylinders 343_1 to 343_1, both ends of which are fixed to the pair of circular substrates 341a and 341b. 343_K)) Smart actuator integrated with a reducer and encoder including three satellite gears (34a, 34b, 34c).
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