최근 로봇은 산업용뿐만 아니라, 가정용 로봇, 휴머노이드 로봇에 이르기까지 사용 범위가 넓어지고 있으며, 그에 따라 로봇 기술은 급격하게 발전하고 있다. 특히 로봇 기술과 관련하여 로봇 관절의 동작을 위해 장착하는 액츄에이터(구동장치)는 로봇의 핵심적인 부품 중 하나이고 그 중 감속기가 액츄에이터의 주된 구성으로 사용되고 있으며, 대표적인 예로 유성기어식 감속기, 하모닉 감속기, 싸이클로이드 감속기 등이 있다. 입력과 출력 사이에 탄성부재가 개재된 액츄에이터는 일반적으로 SEA(Series Elastic Actuator)로 알려져 있으며, 이는 액츄에이터 내부에 탄성부재(예: 스프링)를 내장하여, 외부에서 작용하는 부하에 대해 탄성부재의 변형량을 통해 액츄에이터의 토크를 직접적으로 측정할 수 있는 장치를 말한다. In recent years, the range of use has been widening not only for industrial use, but also for household robots and humanoid robots, and accordingly, robot technology is rapidly developing. In particular, in relation to robot technology, the actuator (driving device) mounted for the operation of the robot joint is one of the core parts of the robot, and among them, the reducer is used as the main configuration of the actuator, and typical examples are planetary gear reducers, harmonic reducers, and cycles. Lloyd's reducer. An actuator in which an elastic member is interposed between an input and an output is generally known as a series elastic actuator (SEA), which incorporates an elastic member (e.g., a spring) inside the actuator to deform the amount of elastic member against an external load. Refers to a device that can directly measure the torque of the actuator.
도 1 및 도 2는 종래의 직렬 탄성 액츄에이터의 일 예를 나타내는 도면들이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 외부의 부하(70)에 대해 탄성부재(50)의 변형량을 측정하기 위해서는 일반적으로 회전 변형량을 측정하는 엔코더(40,60)가 사용되며, 탄성부재(50)의 전후에 각각 엔코더(40,60)를 장착하여 탄성부재(50)의 전단 및 후단의 변형량의 차를 통해 탄성부재(50)의 변형량을 측정한다. 그러나, 종래와 같이, 탄성부재(50) 전후에 2개의 엔코더(40,60)를 장착할 경우, 엔코더(40,60)와 제어장치의 연결을 위한 배선구조가 매우 복잡해지며, 특히 회전체인 모터(10)및 감속기(30)를 회피하여 배선(45,65)을 연결하기 위해서는, 부가적인 공간(3; 도 2참조) 및 장치가 필요하며, 이는 액츄에이터 전체의 체적 증가 및 무게 증가를 야기한다. 또한, 엔코더(40,60)의 장착이 어려움에 따라, 향후 유지보수를 위해서는 액츄에이터 전체 또는 일부를 분해해야 하며, 이는 유지보수 비용의 증가를 야기한다. 또한, 감속부와 출력부의 사이에서 감속부 또는 출력부에 사용된 윤활제가 유입될 가능성이 있으며, 이는 엔코더(40,60)의 PCB에 치명적인 영향을 줄 수 있으며, 이를 방지하기 위해서는 감속부와 스프링 사이에 별도의 씰링을 구비해야 하므로 복잡화 및 비용증가를 야기한다. 또한, 배선(45,65)이 감속기 외각을 거쳐서 지나가야 하므로, 외부의 노이즈에 직접적인 영향을 받을 수 있다. 또한, 근접거리 측정센서를 사용할 경우, 구성하기에 따라서, 출력(Output) 방향에서 제어기로 배선(45,65)이 연결되어야 하고, 이때 출력방향은 회전부이고, 제어기는 고정부이므로 상대운동에 의한 배선(45,65)의 꼬임 및 단선을 야기할 수 있는 문제점 있다.1 and 2 are views showing an example of a conventional series elastic actuator. 1 and 2, in order to measure the amount of deformation of the elastic member 50 with respect to the external load 70, encoders 40 and 60 for measuring the amount of rotational deformation are generally used, and the elastic member 50 Each of the encoders 40 and 60 is mounted before and after, to measure the amount of deformation of the elastic member 50 through a difference between the amount of deformation of the front and rear ends of the elastic member 50. However, as in the prior art, when two encoders 40 and 60 are mounted before and after the elastic member 50, the wiring structure for connecting the encoders 40 and 60 and the control device becomes very complicated, especially a rotating chain. In order to avoid the motor 10 and the reducer 30 and connect the wirings 45 and 65, an additional space 3 (see Fig. 2) and a device is required, which causes an increase in the volume and weight of the entire actuator. do. In addition, as mounting of the encoders 40 and 60 is difficult, it is necessary to disassemble all or part of the actuator for future maintenance, which causes an increase in maintenance cost. In addition, there is a possibility that lubricant used in the reduction unit or the output unit is introduced between the reduction unit and the output unit, which may have a fatal effect on the PCB of the encoders 40 and 60, and in order to prevent this, the reduction unit and the spring Since a separate sealing must be provided between them, complexity and cost increase are caused. In addition, since the wirings 45 and 65 must pass through the outside of the reduction gear, external noise may be directly affected. In addition, when a proximity distance measuring sensor is used, the wirings 45 and 65 should be connected to the controller in the output direction, depending on the configuration. At this time, the output direction is a rotating part, and the controller is a fixed part. There is a problem that can cause twisting and disconnection of the wiring (45,65).
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.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
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.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "It also includes the case where it is. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless otherwise stated.
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.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치를 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3(a)에 도시된 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치의 일 예를 나타내는 도면이다. Figure 3 (a) is a block diagram showing a drive device having an elastic member 350 for connecting the input and output according to an embodiment of the present invention. 4 is a view showing an example of a drive device having an elastic member 350 connecting the input and output shown in Figure 3 (a).
입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치(이하, 구동장치)는 모터(310), 기어모듈(330), 탄성부재(350), 출력부(370), 입력위치 피드백부(410), 출력위치 피드백부(430), 및 감지모듈을 포함한다. 상기 모터(310)의 전단에 상기 기어모듈(330)(예: 감속기어모듈)이 결합될 수 있다. 상기 탄성부재(350)는 상기 기어모듈(330)의 인근에 구비되어, 상기 기어모듈(330)로부터 동력을 전달받는다. 상기 탄성부재(350)는 도 1에 도시된 바와 같은, 스프링일 수도 있고, 이와 다른 형태의 스프링일 수도 있다. 예를 들어, 탄성부재(350)는 대략 원형의 탄성체일 수 있다(도 6참조). 탄성부재(350)의 형상이나 구조는 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 탄성부재(350)는 금속재질로 형성될 수 있지만, 금속 이외의 재질(예: 고무나 플라스틱)로도 형성될 수 있다.A driving device (hereinafter, a driving device) having an elastic member 350 connecting inputs and outputs includes a motor 310, a gear module 330, an elastic member 350, an output unit 370, and an input position feedback unit ( 410), an output position feedback unit 430, and a sensing module. The gear module 330 (eg, a reduction gear module) may be coupled to the front end of the motor 310. The elastic member 350 is provided in the vicinity of the gear module 330, receives power from the gear module 330. The elastic member 350 may be a spring, as shown in FIG. 1, or may be a spring of another type. For example, the elastic member 350 may be a substantially circular elastic body (see FIG. 6). The shape or structure of the elastic member 350 can be variously modified. In addition, the elastic member 350 may be formed of a metal material, but may also be formed of a material other than metal (eg, rubber or plastic).
출력부(370)는 탄성부재(350)의 후단, 출력단에 연결될 수 있고, 외부의 부하에 작용하거나 결합하여 동력을 전달할 수 있다. 입력위치 피드백부(410)는 강성(rigidity)을 갖고, 기어모듈(330)과의 간섭을 회피하도록 탄성부재(350) 또는 모터(310)에 연결된다. 본 실시예에서, 입력위치 피드백부(410)는 탄성부재(350)의 전단, 즉 입력단에 연결될 수 있다. 출력위치 피드백부(430)는 강성을 갖고 출력부(370)에 연결되며, 기어모듈(330)과의 간섭을 회피하도록 모터(310)의 인근으로 연장될 수 있다. 감지모듈은 기어모듈(330)과의 간섭을 피하도록 모터(310)의 인근에 구비될 수 있다. 감지모듈은 출력부(370)가 상기 부하에 작용시 탄성부재(350)의 변형으로 인한 입력위치 피드백부(410) 및 출력위치 피드백부(430) 각각의 변형량(deformation)을 감지할 수 있다.The output unit 370 may be connected to the rear end and the output end of the elastic member 350, and may act on or combine with an external load to transmit power. The input position feedback unit 410 has rigidity and is connected to the elastic member 350 or the motor 310 to avoid interference with the gear module 330. In this embodiment, the input position feedback unit 410 may be connected to the front end of the elastic member 350, that is, the input end. The output position feedback unit 430 has rigidity and is connected to the output unit 370 and may be extended to the vicinity of the motor 310 to avoid interference with the gear module 330. The sensing module may be provided in the vicinity of the motor 310 to avoid interference with the gear module 330. The sensing module may detect deformation of each of the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 due to deformation of the elastic member 350 when the output unit 370 acts on the load.
본 실시예에서, 감지모듈, 모터(310), 기어모듈(330), 탄성부재(350) 및 출력부(370) 순서로 위치할 수 있으며, 이들은 하우징(302)에 수용될 수 있다. 감지모듈은 제1 엔코더(340)(encoder) 및 제2 엔코더(360)를 포함할 수 있다. 제1 엔코더(340)는 입력위치 피드백부(410)로부터 탄성부재(350)의 입력단 또는 모터(310)의 회전각을 검출할 수 있으며, 본 실시예에서 제1 엔코더(340)는 탄성부재(350)의 입력단의 회전각을 검출할 수 있다. 제2 엔코더(360)는 출력위치 피드백부(430)로부터 출력부(370)의 회전각을 검출할 수 있다. In this embodiment, the sensing module, the motor 310, the gear module 330, the elastic member 350 and the output unit 370 may be located in order, they may be accommodated in the housing 302. The sensing module may include a first encoder 340 (encoder) and a second encoder (360). The first encoder 340 may detect the input terminal of the elastic member 350 or the rotation angle of the motor 310 from the input position feedback unit 410, and in the present embodiment, the first encoder 340 is an elastic member ( The rotation angle of the input terminal of 350) can be detected. The second encoder 360 may detect the rotation angle of the output unit 370 from the output position feedback unit 430.
본 실시예에서, 전술한 바와 같이, 입력위치 피드백부(410)는 상기 탄성부재(350)의 입력단에 연결되며, 입력위치 피드백부(410) 및 출력위치 피드백부(430)는 기어모듈(330) 및 모터(310)의 회전축(320)을 관통하여, 모터(310)의 후방까지 연장될 수 있다. 입력위치 피드백부(410) 및 출력위치 피드백부(430) 중 하나가 다른 하나의 내부를 관통하도록, 입력위치 피드백부(410) 및 상기 출력위치 피드백부(430) 중 적어도 하나는 중공형 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 출력위치 피드백부(430) 및 입력위치 피드백부(410)는 모두 중공된 축 형상을 가지며, 출력위치 피드백부(430)가 입력위치 피드백부(410)의 내부로 관통하도록 구성될 수 있다. 입력위치 피드백부(410) 및 출력위치 피드백부(430)의 형상은 반드시 중공된 축, 즉 원통형상으로 한정되는 것은 아니며, 출력부(370)의 회전각(즉, 탄성부재(350)의 후단의 회전각)와 탄성부재(350)의 전단의 회전각을 그대로 반영할 수 있는 강성(rigidity)을 가지는 것이 바람직하며, 이와 같은 부재라면, 입력위치 피드백부(410) 및 출력위치 피드백부(430)의 형상은 단순한 바(bar), 원통형상의 일부, 원통형상 등 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 도 4에 제시된 예에서는 입력위치 피드백부(410) 및 출력위치 피드백부(430)가 직선형인 경우를 예시하였지만, 이와 다르게 필요에 따라 절곡되어 후방으로 이어진 구조를 가질 수도 있다. 도 4에 제시된 예에서, 입력위치 피드백부(410)는 탄성부재(350)의 입력단에 결합하는 입력단 결합부(411)와, 입력단 결합부(411)로부터 후방으로 연장된 연장통부(413)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 출력위치 피드백부(430)는 출력부(370)에 결합하는 출력 결합부(431)와, 출력 결합부(431)로부터 후방으로 연장되며, 입력위치 피드백부(410)의 연장통부(413)를 관통하는 연장부(433)를 포함할 수 있다.In this embodiment, as described above, the input position feedback unit 410 is connected to the input end of the elastic member 350, and the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 are gear modules 330. ) And through the rotating shaft 320 of the motor 310, it may extend to the rear of the motor 310. At least one of the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 has a hollow structure so that one of the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 penetrates the inside of the other. Can have In this embodiment, both the output position feedback unit 430 and the input position feedback unit 410 have a hollow shaft shape, and the output position feedback unit 430 is configured to penetrate into the input position feedback unit 410. Can be. The shapes of the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 are not necessarily limited to a hollow shaft, that is, a cylindrical shape, and the rotation angle of the output unit 370 (ie, the rear end of the elastic member 350) It is preferable to have a rigidity that can reflect the rotation angle of the front end of the elastic member 350 and the elastic member 350 as it is. If it is such a member, the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 The shape of) may be variously modified, such as a simple bar, a part of a cylindrical shape, and a cylindrical shape. In addition, although the example shown in FIG. 4 illustrates the case where the input position feedback unit 410 and the output position feedback unit 430 are linear, differently, it may have a structure that is bent and extended backward as necessary. In the example shown in FIG. 4, the input position feedback unit 410 includes an input terminal coupling unit 411 coupled to the input terminal of the elastic member 350 and an extension cylinder portion 413 extending rearward from the input terminal coupling unit 411. It can contain. Likewise, the output position feedback unit 430 extends rearward from the output coupling unit 431 coupled to the output unit 370, and the output coupling unit 431, and extends the cylinder 413 of the input position feedback unit 410. ) May include an extension portion 433 passing therethrough.
제1 엔코더(340)는 모터(310)의 후방으로 연장된 입력위치 피드백부(410)의 연장통부(413)에 결합되고, 제2 엔코더(360)는 모터(310)의 후방으로 연장된 출력위치 피드백부(430)의 연장부(433)에 결합될 수 있다. The first encoder 340 is coupled to the extension cylinder portion 413 of the input position feedback unit 410 extending rearward of the motor 310, and the second encoder 360 outputs rearward of the motor 310 It may be coupled to the extension portion 433 of the position feedback unit 430.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치에 있어서, 탄성부재(350)의 변형량 측정 및 토크측정의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 탄성부재(350)의 일 예를 나타내는 도면이다.5 is a view for explaining a method of measuring the amount of deformation and torque of the elastic member 350 in the driving device having the elastic member 350 connecting the input and the output according to an embodiment of the present invention. 6 is a view showing an example of the elastic member 350.
구동장치(예: 직렬 탄성 액츄에이터)는 제어부(305)를 더 포함할 수 있다. 제어부(305)는 감지모듈로부터 제1 엔코더(340)로부터의 회전각 및 제2 엔코더(360)로부터의 회전각을 피드백 받아 상기 회전각 간의 차이(difference)를 기초로 상기 부하에 가해지는 토크를 획득할 수 있다. 제어부(305)는 감지모듈의 후방에 구비되어, 기어모듈(330)의 윤활제와 차단되도록 구비될 수 있다. 제1 엔코더(340) 및 제2 엔코더(360)는 앱솔루트 엔코더(absolute encoder) 및 인크리멘탈 엔코더(incremental encoder) 중 선택된 하나일 수 있으며, 어느 것을 사용해도 된다. The driving device (eg, the series elastic actuator) may further include a control unit 305. The control unit 305 receives the rotation angle from the first encoder 340 and the rotation angle from the second encoder 360 from the detection module, and receives torque applied to the load based on a difference between the rotation angles. Can be obtained. The control unit 305 is provided at the rear of the detection module, it may be provided to be blocked from the lubricant of the gear module 330. The first encoder 340 and the second encoder 360 may be one selected from an absolute encoder and an incremental encoder, and any of them may be used.
기어모듈(330)은 탄성부재(350)의 입력단에 결합될 수 있다. 예를 들어, 입력위치 피드백부(410)의 입력단 결합부(411)가 기어모듈(330)과 탄성부재(350)의 입력단 사이에 개재될 수 있고, 기어모듈(330), 입력단 결합부(411) 및 탄성부재(350)의 입력단은 함께 회전될 수 있다. 따라서, 입력위치 피드백부(410)의 연장통부(413)는 탄성부재(350)의 입력단의 회전 내지 회전각(D1)이 반영되도록 회전할 수 있다. 기어모듈(330)로부터 탄성부재(350)에 전달된 동력은 탄성부재(350)의 출력단에 결합된 출력부(370)로 전달될 수 있다. 출력부(370)에는 출력위치 피드백부(430)의 출력 결합부(431)가 결합되어 있어서, 출력위치 피드백부(430)의 연장부(433)는 출력부(370)의 회전 내지 회전각(D2)을 반영하도록 회전할 수 있다. 출력부(370)에는 외부의 부하가 연결될 수 있다. 따라서, 탄성부재(350)는 상기 부하로 인해 변형될 수 있고, 탄성부재(350)의 입력단과 출력단의 최초의(예: 상기 부하가 가해지기 전) 상기 탄성부재(350)의 입력단과 출력단 사이의 각도가 변경될 수 있다. 제1 엔코더(340)가 입력위치 피드백부(410)의 연장통부(413)의 회전으로부터 기준점으로부터의 탄성부재(350)의 입력단의 회전각을 검출할 수 있다. 제2 엔코더(360)가 출력위치 피드백부(430)의 연장부(433)의 회전으로부터 상기 기준점으로부터의 탄성부재(350)의 출력단의 회전각을 검출할 수 있다. 제어부(305)는 제1 엔코더(340)에 의해 검출된 회전각과 제2 엔코더(360)에 의해 검출된 회전각을 피드백 받고, 이들의 차이(D12; 도 5참조)를 이용하여 현재 탄성부재(350)에 가해지는 토크를 계산 내지 획득할 수 있다. 즉, 상기 부하에 가해지는 출력부(370)로부터의 토크를 획득할 수 있다.The gear module 330 may be coupled to the input end of the elastic member 350. For example, the input terminal coupling portion 411 of the input position feedback portion 410 may be interposed between the input terminal of the gear module 330 and the elastic member 350, the gear module 330, the input terminal coupling portion 411 ) And the input end of the elastic member 350 may be rotated together. Accordingly, the extension cylinder portion 413 of the input position feedback portion 410 may be rotated so that the rotation to the rotation angle D1 of the input end of the elastic member 350 is reflected. The power transmitted from the gear module 330 to the elastic member 350 may be transmitted to the output unit 370 coupled to the output end of the elastic member 350. The output unit 370 is coupled to the output coupling unit 431 of the output position feedback unit 430, so that the extension portion 433 of the output position feedback unit 430 is rotated or rotated by the output unit 370 ( It can be rotated to reflect D2). An external load may be connected to the output unit 370. Accordingly, the elastic member 350 may be deformed due to the load, and the first (eg, before the load is applied) of the elastic member 350 between the input end and the output end of the elastic member 350 The angle of can be changed. The first encoder 340 may detect the rotation angle of the input end of the elastic member 350 from the reference point from the rotation of the extension cylinder 413 of the input position feedback unit 410. The second encoder 360 may detect the rotation angle of the output end of the elastic member 350 from the reference point from the rotation of the extension portion 433 of the output position feedback unit 430. The control unit 305 receives feedback of the rotation angle detected by the first encoder 340 and the rotation angle detected by the second encoder 360, and uses the difference D12 (see FIG. 5) to determine the current elastic member ( The torque applied to 350) can be calculated or obtained. That is, the torque from the output unit 370 applied to the load can be obtained.
본 실시예에 의하면, 탄성부재(350)의 입력단과 출력단에 곧바로 엔코더를 구비하는 것이 아니라, 전술한 바와 같이, 실질적으로 회전축(320)을 관통하는 내측 통로를 통해 입력단과 출력단의 위치를 피드백 받으므로, 기어모듈(330)과 엔코더의 간섭을 원천적으로 차단할 수 있고, 특히, 엔코더로부터 제어부(305)로의 배선을 인출하기 위해 구동장치의 측면 내측에 별도의 공간을 구비할 필요가 없어서, 구조가 컴팩트하고 간결하게 된다. 또한, 상기 배선의 꼬임, 단선, 외부 노이즈 간섭 등이 원천적으로 제거될 수 있다. 또한, 기어모듈(330)의 윤활제 등 부산물이 엔코더나 제어부(305)를 오염 및 훼손시키는 것도 원천적으로 제거될 수 있다.According to this embodiment, instead of having an encoder directly at the input end and the output end of the elastic member 350, as described above, the position of the input end and the output end is received through the inner passage substantially passing through the rotation shaft 320. Therefore, the interference between the gear module 330 and the encoder can be fundamentally blocked, and in particular, there is no need to provide a separate space inside the side of the driving device in order to withdraw the wiring from the encoder to the control unit 305, so that the structure is It becomes compact and concise. In addition, twisting, disconnection, and external noise interference of the wiring may be basically eliminated. In addition, by-products such as lubricants of the gear module 330 can also be removed by causing the encoder or the controller 305 to be contaminated and damaged.
도 3(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치를 나타내는 블록도이다. 도 7은 도 3(b)에 도시된 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치의 일 예를 나타내는 도면이다.Figure 3 (b) is a block diagram showing a drive device having an elastic member 350 for connecting the input and output according to another embodiment of the present invention. 7 is a view showing an example of a drive device having an elastic member 350 connecting the input and output shown in Figure 3 (b).
도 3(b) 및 도 7에 도시된 구동장치는 제1 엔코더(340)가 탄성부재(350)의 입력단이 아니라, 모터(310)의 출력에 직접연결된 것을 제외하고는, 도 3(a) 및 도 4에서 설명된 구동장치와 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 구동장치에서, 입력위치 피드백부(410)는 모터(310)의 후방에서 모터(310)에, 즉 모터(310)의 회전축(320)에 결합될 수 있다. 따라서, 입력위치 피드백부(410)는 모터(310)의 출력위치를 피드백할 수 있다. 제1 엔코더(340)는 모터(310)의 후방에서 입력위치 피드백부(410)에 결합될 수 있다. 출력위치 피드백부(430)는 기어모듈(330) 및 모터(310)의 회전축(320)을 관통하여, 모터(310)의 후방까지 연장되고, 제2 엔코더(360)는 모터(310)의 후방으로 연장된 출력위치 피드백부(430)의 연장부(433)에 결합될 수 있다.3 (b) and 7, except that the first encoder 340 is not the input terminal of the elastic member 350, but is directly connected to the output of the motor 310, the driving device shown in FIG. And since it is substantially the same as the driving device described in FIG. 4, redundant description is omitted. In the driving device, the input position feedback unit 410 may be coupled to the motor 310 at the rear of the motor 310, that is, to the rotation shaft 320 of the motor 310. Therefore, the input position feedback unit 410 may feedback the output position of the motor 310. The first encoder 340 may be coupled to the input position feedback unit 410 at the rear of the motor 310. The output position feedback unit 430 penetrates through the rotation axis 320 of the gear module 330 and the motor 310, and extends to the rear of the motor 310, and the second encoder 360 is the rear of the motor 310 It can be coupled to the extended portion 433 of the output position feedback unit 430 extended.
본 실시예에서, 제1 엔코더(340)는 탄성부재(350)의 입력단 이전 또는 기어모듈(330)의 출력측 이전에 설치되므로, 도 3(a) 및 도 4에 도시된 실시예에 비하여 제어적 이점의 필요에 따라 선택할 수 있다.In this embodiment, since the first encoder 340 is installed before the input end of the elastic member 350 or before the output side of the gear module 330, it is more controlled than the embodiments shown in FIGS. 3 (a) and 4. You can choose according to your needs.
도 8(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치를 나타내는 블록도이다. 8 (a) is a block diagram showing a driving device having an elastic member 350 connecting an input and an output according to another embodiment of the present invention.
도 8(a)에 도시된 구동장치는 증속 기어열(390)을 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 3(a) 및 도 4에서 설명된 구동장치와 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 증속 기어열(390)은 탄성부재(350)와 출력부(370) 사이에 구비될 수 있다. 탄성부재(350)는 탄성계수에 따라 다를 수 있지만, 출력부(370)에 부하가 작용시에 탄성부재(350)의 변형량이 비교적 작은 경우, 변형량을 감지하기 위해 고성능 내지 고해상도의 고가의 엔코더를 사용해야하는 부담이 있을 수 있다. 본 실시예에서는 증속 기어열(390)은 출력부(370)의 회전 또는 회전각을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제1 엔코더(340)에 의해 검출된 탄성부재(350)의 입력단의 회전각과 제2 엔코더(360)에 의해 검출된 탄성부재(350)의 출력단의 회전각의 차이(탄성부재의 변형량)를 증폭시킬 수 있다. 따라서, 상대적으로 저해상도의 엔코더를 사용해도 충분히 상기 변형량을 검출할 수 있다. 따라서, 저가형 내지 저해상도 엔코더를 사용하여 높은 정밀도로 변형량 내지 토크값을 획득할 수 있다.The driving device illustrated in FIG. 8 (a) is substantially the same as the driving device illustrated in FIGS. 3 (a) and 4, except that the drive gear 390 is further increased, and thus duplicate description is omitted. do. The increased gear train 390 may be provided between the elastic member 350 and the output unit 370. The elastic member 350 may vary depending on the elastic modulus, but when the deformation amount of the elastic member 350 is relatively small when a load is applied to the output unit 370, a high-performance to high-resolution expensive encoder is used to detect the deformation amount. There may be a burden to use. In the present exemplary embodiment, the speed increasing gear train 390 may increase the rotation or rotation angle of the output unit 370. Therefore, the difference between the rotation angle of the input end of the elastic member 350 detected by the first encoder 340 and the rotation angle of the output end of the elastic member 350 detected by the second encoder 360 (deformation amount of the elastic member) Can be amplified. Therefore, even if a relatively low-resolution encoder is used, the deformation amount can be sufficiently detected. Therefore, it is possible to obtain a deformation amount or a torque value with high precision using a low-cost to low-resolution encoder.
도 8(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입력과 출력을 연결하는 탄성부재(350)를 갖는 구동장치를 나타내는 블록도이다.8 (b) is a block diagram showing a driving device having an elastic member 350 connecting an input and an output according to another embodiment of the present invention.
도 8(b)에 도시된 구동장치는 모터 피드백부(예: 도 7의 410) 및 제3 엔코더(380)를 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 3(a) 및 도 4에서 설명된 구동장치와 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 구동장치에서, 출력위치 피드백부(430)는 기어모듈(330) 및 모터(310)의 회전축(320)을 관통하여, 모터(310)의 후방까지 연장될 수 있다. 모터 피드백부는 모터(310)의 후방에서 모터(310)에 연결되어 모터(310)출력을 피드백할 수 있다. 제3 엔코더(380)는 모터(310)의 후방에서 모터 피드백부에 결합되어, 모터(310)출력의 위치를 제어부(305)에 피드백할 수 있다. The driving device illustrated in FIG. 8 (b) is the driving described in FIGS. 3 (a) and 4, except that it further includes a motor feedback unit (eg, 410 in FIG. 7) and a third encoder 380. Since it is substantially the same as the device, a duplicate description is omitted. In the driving device, the output position feedback unit 430 may extend through the gear module 330 and the rotating shaft 320 of the motor 310 to the rear of the motor 310. The motor feedback unit may be connected to the motor 310 from the rear of the motor 310 to feed back the motor 310 output. The third encoder 380 is coupled to the motor feedback unit at the rear of the motor 310, so that the position of the output of the motor 310 can be fed back to the control unit 305.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 모터(310)의 후방에 엔코더들이 설치되고, 회전축(320)을 관통하는 연장통부(413), 연장부(433)를 통해 탄성부재(350)의 회전각을 피드백 받는다. 따라서, 구조적으로 단순하고 조립이 용이하여, 필요에 따라 제3 엔코더와 같이 추가의 엔코더를 장착하거나, 유지보수를 위해 엔코더를 탈착하는 것이 매우 용이하다. As described above, according to the present embodiment, the encoders are installed at the rear of the motor 310, and the rotation angle of the elastic member 350 through the extension cylinder part 413 and the extension part 433 passing through the rotation shaft 320 is determined. Get feedback. Therefore, it is structurally simple and easy to assemble, so that it is very easy to mount an additional encoder, such as a third encoder, or to remove the encoder for maintenance, if necessary.
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.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.