KR20090044080A

KR20090044080A - Microminiature actuator module

Info

Publication number: KR20090044080A
Application number: KR1020070109983A
Authority: KR
Inventors: 박진규
Original assignee: (주)아이티시에스; 박진규
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-07

Abstract

본 발명은 초소형 엑츄에이터 모듈에 관한 것으로서, 피에조 엑츄에이터(10)와; 회동핀(30)이 고정 결합되는 풀리(20)와; 일측 단부가 상기 풀리(20)에 고정되고 타측 단부가 상기 피에조 엑츄에이터(10)의 이동자(13)에 고정되는 와이어(40)와; 일측 단부가 상기 풀리(20)에 고정되고, 타측 단부가 상기 와이어(40)가 감기는 반대 방향으로 인출되어 고정핀(65)에 고정되는 인장 스프링(50)과; 상기 회동핀(30)에 고정되어 상기 풀리(20)가 회전함에 따라 회전되는 암(70)과; 상기 풀리(20)와 상기 피에조 엑츄에이터(10)를 안착시켜 결합함과 아울러 상기 고정핀(65)이 돌설되는 브라켓(60)과; 상기 이동자(13)의 변위 위치를 검출하기 위한 위치 검출수단이 더 포함되어 구성된다.The present invention relates to a micro actuator module, comprising: a piezo actuator (10); A pulley 20 to which the pivot pin 30 is fixedly coupled; A wire 40 having one end fixed to the pulley 20 and the other end fixed to the mover 13 of the piezo actuator 10; A tension spring 50 having one end fixed to the pulley 20 and the other end drawn out in the opposite direction in which the wire 40 is wound and fixed to the fixing pin 65; An arm 70 fixed to the pivot pin 30 to rotate as the pulley 20 rotates; A bracket 60 to which the pulley 20 and the piezo actuator 10 are seated and coupled, and the fixing pin 65 protrudes; Position detection means for detecting the displacement position of the mover 13 is further included.

피에조, 엑츄에이터, 모듈, 위치검출, 풀리, 초소형, 로봇, 관절 Piezo, Actuator, Module, Position Detection, Pulley, Micro, Robot, Joint

Description

초소형 엑츄에이터 모듈{Microminiature actuator module}Micro actuator module {Microminiature actuator module}

본 발명은 초소형 로봇 관절 엑츄 에이터에 관한 것으로서, 특히 피에조 엑츄에이터를 이용하여 초소형 로봇의 관절을 회동시킬 수 있도록 한 초소형 로봇의 관절용 초소형 엑츄에이터 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro robotic joint actuator, and more particularly, to a micro actuator module for a joint of a micro robot, which can rotate a joint of a micro robot using a piezo actuator.

일반적으로 로봇의 어깨나 팔, 다리와 같이 움직임이 필요한 관절에는 스텝핑 모터를 이용하여 회동시키는 구조가 일반적이다.In general, a structure that rotates by using a stepping motor to a joint that requires movement, such as a shoulder, arm, or leg of a robot.

그런데 스텝핑 모터는 소형이라고 할지라도 사이즈가 10mm 이상의 직경으로서, 동력을 전달하기 위해서는 감속기어가 필요하고, 감속기어와 맞물리는 동작 대상물에도 기어가 구비되어야 하는 등 그 구조가 복잡함은 물론이고, 스텝핑 모터와 감속기어 등으로 인하여 사이즈를 줄이는데 한계가 있었다.However, even though the stepping motor is small, its size is 10 mm or more in diameter, it requires a reduction gear to transmit power, and a gear must also be provided to the moving object to be engaged with the reduction gear. Due to the reduction gear, there was a limit to reduce the size.

한편 초소형 엑츄에이터로서 피에조 세라믹 엑츄에이터가 알려져 있는데, 압전결정에 전압을 가하면 순식간에 압전 결정이 신축해서 변형을 발생하는 피에조 역 압전효과를 이용한 스트로크 엑츄에이터로서, 전진과 후진이 제어되는 엑츄에이터이다.Piezo-ceramic actuators are known as micro-actuators, which are stroke actuators using a piezo reverse piezoelectric effect in which a piezoelectric crystal is stretched and deformed in a moment when a voltage is applied to the piezoelectric crystal. The actuator is controlled to move forward and backward.

그러나, 로봇의 관절 운동은 전후진에 의한 직선 운동이 아니라 회전운동이어야 하므로 직접 피에조 엑츄에이터를 사용할 수 없었다.However, since the joint motion of the robot should be a rotational motion, not a linear motion by forward and backward, the piezo actuator could not be used directly.

본 발명의 목적은 피에조 엑츄에이터의 선형 운동을 회전 운동으로 변화시켜 회전구동이 필요한 초소형 기계나 로봇의 관절 등에 적용할 수 있는 피에조 엑츄에이터를 이용한 초소형 엑츄에이터 모듈을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a micro actuator module using a piezo actuator that can be applied to a joint of a micro machine or robot that requires rotational driving by changing the linear motion of the piezo actuator into a rotary motion.

본 발명은 전후진이 제어되는 피에조 엑츄에이터의 선형 운동을 회전 운동으로 변경하여 회전운동에 의해 로봇을 움직일 수 있도록 한 로봇의 관절 구동용 엑츄에이터 모듈을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide an actuator module for driving a robot of the robot to change the linear motion of the piezo actuator controlled forward and backward to the rotational movement to move the robot by the rotational movement.

또한 본 발명은 관절의 회전 위치를 정확히 인지할 수 있도록 하여 로봇의 동작 제어를 정밀하게 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to be able to accurately recognize the rotation position of the joint to precisely control the motion control of the robot.

본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈은,The micro actuator module according to the present invention,

압전결정에 전압을 가하면 피에조 역 압전효과에 의해 고정자 샤프트에 설치된 이동자가 전진과 후진 운동이 이루어지는 피에조 엑츄에이터와;A piezo actuator in which a mover installed in the stator shaft is moved forward and backward by applying a piezoelectric crystal to the piezoelectric reverse piezoelectric effect;

회동핀이 고정 결합되는 풀리와;A pulley to which the pivot pin is fixedly coupled;

일측 단부가 상기 풀리에 고정되고 타측 단부가 상기 피에조 엑츄에이터의 이동자에 고정되는 와이어와;A wire having one end fixed to the pulley and the other end fixed to a mover of the piezo actuator;

일측 단부가 상기 풀리에 고정되고, 타측 단부가 상기 와이어가 감기는 반대 방향으로 인출되어 고정핀에 고정되는 인장 스프링과;A tension spring having one end fixed to the pulley and the other end drawn out in the opposite direction to which the wire is wound and fixed to the fixing pin;

상기 회동핀에 고정되어 상기 풀리가 회전함에 따라 회전되는 암으로 구성됨을 특징으로 한다.The arm is fixed to the pivot pin is configured to rotate as the pulley rotates.

상기 본 발명은, 상기 풀리와 상기 엑츄에이터를 안착시켜 결합함과 아울러 상기 고정핀이 돌설되는 브라켓을 더 포함하여 구성된다.The present invention further comprises a bracket in which the fixing pin is protruded and coupled to the pulley and the actuator.

상기 브라켓은, 상기 풀리가 안착되어 풀리의 회동핀이 회전가능하게 외측으로 돌출 결합되는 풀리 삽입실과 상기 풀리 삽입실과 연장된 장공형 엑츄에이터 삽입실이 구비되는 하우징과; 엑츄에이터 삽입실 양단에 돌설되어 상기 피에조 엑츄에이터의 고정자 샤프트가 결합되어 지지되는 2개의 지지부재와; 상기 스프링의 타측 단부가 고정되는 고정핀이 돌설되어 이루어진다.The bracket includes a housing having a pulley insertion chamber in which the pulley is seated and the pivot pin of the pulley is rotatably coupled to the outside, and an elongated actuator insertion chamber extending from the pulley insertion chamber; Two support members protruding from both ends of the actuator insertion chamber, the stator shafts of the piezo actuator being coupled and supported; The fixing pin is fixed to the other end of the spring is formed.

또한 본 발명은, 상기 이동자의 위치를 검출하기 위한 위치 검출수단이 더 포함하여 구성되고, 바람직하게는 이동자에 마그네트를 부착하고, 그 마그네트의 변위에 따라 두개의 MR센서의 감지 전압차가 발생되는 MR센서를 사용하여 위치 검출하도록 구성된다.In addition, the present invention is configured to further include a position detecting means for detecting the position of the mover, preferably a magnet attached to the mover, the MR of the detection voltage difference of the two MR sensors are generated in accordance with the displacement of the magnet And to detect the position using the sensor.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 초소형 로봇 관절 엑츄에이터 모듈은, 피에조 엑츄에이터를 이용하여 초소형 제작이 가능하며, 특히 회전 운동이 필요하는 관절의 직경을 최소화 할 수 있다.The micro robot joint actuator module according to the present invention configured as described above can be manufactured in a micro size using a piezo actuator, and in particular, it is possible to minimize the diameter of a joint requiring rotational motion.

본 발명은 피에조 엑츄에이터의 직선 운동을 회전 운동으로 변환시켜 초소형 관절 엑츄에이터 모듈을 제공할 수 있게 된다. 이에 따라 회전 동작이 필요한 로봇 관절등에 적용할 수 있게 되고, 로봇의 관절을 초소형으로 구성할 수 있어서 초소형 로봇 제작이 가능해진다.The present invention can provide a very small joint actuator module by converting the linear motion of the piezo actuator into a rotary motion. Accordingly, it can be applied to robot joints, etc. requiring rotational motion, and the robot joint can be configured in a very small size, thereby making it possible to manufacture a very small robot.

또한 본 발명은 피에조 엑츄에이터의 이동자의 변위를 검출하여 위치검출을 할 수 있도록 함으로써, 암의 회전 각도를 원하는 각도로 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by detecting the displacement of the mover of the piezo actuator to detect the position, there is an effect that can control the rotation angle of the arm to a desired angle.

또한 본 발명은 저전력 구동이 가능하고, 구동 전원이 차단되더라도 회전된 상태를 유지할 수 있고, 아울러 외부의 힘에 의해 강제 회전된다 하더라도 기구적인 한계치를 넘지 않으면 고정이나 파손없이 재구동시 정상 구동될 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is capable of low-power driving, even if the driving power is cut off can maintain the rotated state, and even if forced to rotate by external force can be driven normally without resetting or damage without exceeding the mechanical limit It works.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 엑츄에이터 모듈의 일부 구성도이며, 도 3은 본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈의 일부 사시도이다. 도 7은 본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈의 사진 도면이다. 도 7에서는 커버 하우징을 제거한 상태의 사진 도면이다.1 is a cross-sectional view of a micro actuator module according to the present invention, Figure 2 is a partial configuration diagram of the actuator module according to the present invention, Figure 3 is a partial perspective view of the micro actuator module according to the present invention. 7 is a photographic view of a micro actuator module according to the present invention. 7 is a photographic view with the cover housing removed.

탄력성이 있는 메탈의 양면에 피에조 일렉트릭 세라믹이 부착되어 전기배선이 연결된 머리부(11), 상기 머리부(11)의 중앙에 돌설되는 고정자 샤프트(12) 및 고정자 샤프트(12)에 결합 설치되는 이동자(13)로 이루어진 피에조 엑츄에이터(10) 와; 회동핀(30)이 고정 결합되는 풀리(20)와; 일측 단부가 상기 풀리(20)에 고정되고 타측 단부가 상기 피에조 엑츄에이터(10)의 이동자(13)에 고정되는 와이어(40)와; 일측 단부가 상기 풀리(20)에 고정되고, 타측 단부가 상기 와이어(40)가 감기는 반대 방향으로 인출되어 고정핀(65)에 고정되는 인장 스프링(50)과; 상기 회동핀(30)에 고정되어 상기 풀리(20)가 회전함에 따라 회전되는 암(70)과; 상기 풀리(20)와 상기 피에조 엑츄에이터(10)를 안착시켜 결합함과 아울러 상기 고정핀(65)이 돌설되는 브라켓(60)을 더 포함하여 구성된다.The piezo electric ceramic is attached to both sides of the elastic metal, and the head 11 is connected to the electrical wiring, the stator shaft 12 protruding from the center of the head 11 and the mover is installed in the stator shaft 12 A piezo actuator 10 consisting of (13); A pulley 20 to which the pivot pin 30 is fixedly coupled; A wire 40 having one end fixed to the pulley 20 and the other end fixed to the mover 13 of the piezo actuator 10; A tension spring 50 having one end fixed to the pulley 20 and the other end drawn out in the opposite direction in which the wire 40 is wound and fixed to the fixing pin 65; An arm 70 fixed to the pivot pin 30 to rotate as the pulley 20 rotates; The pulley 20 and the piezo actuator 10 are seated and coupled, and the fixing pin 65 protrudes.

도 4는 본 발명에 의한 풀리의 구성을 보인 단면 및 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 풀리(20)는 원형으로 이루어져 중앙에 회동핀(30)이 결합되는 관통홀(20a)이 형성되고, 하단 외주면에 상기 와이어(40)가 삽입되어 감길수 있도록 하는 와이어 삽입홈(21)이 형성되며, 그 와이어 삽입홈(21)의 상부에 상기 스프링(50)이 삽입되어 감길 수 있도록 하는 스프링 삽입 홈(22)이 형성되며, 상기 스프링 삽입홈(22)을 상하에서 관통하는 관통홈(23)에 풀리핀(24)이 결합되고 그 풀리핀(24)에 상기 와이어(40)및 상기 스프링(50)의 단부가 고정결합되도록 구성된다.Figure 4 is a cross-sectional view and a perspective view showing the configuration of the pulley according to the present invention, as shown in this, the pulley 20 is made of a circular through-hole 20a is coupled to the pivot pin 30 is formed in the center, A wire insertion groove 21 is formed on the outer circumferential surface of the bottom to allow the wire 40 to be inserted and wound, and a spring insertion groove for allowing the spring 50 to be inserted and wound on an upper portion of the wire insertion groove 21. 22 is formed, the pulley pin 24 is coupled to the through groove 23 penetrating the spring insertion groove 22 from above and below, and the wire 40 and the spring 50 to the pulley pin 24. The end of the) is configured to be fixedly coupled.

도 5는 본 발명에 의한 브라켓의 구성을 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 상기 브라켓(60)은, 상기 풀리(20)가 안착되어 풀리(20)의 회동핀(30)이 회전가능하게 외측으로 돌출 결합되는 풀리 삽입실(61a)과 상기 풀리 삽입실(61a)에서 연장된 장공형 엑츄에이터 삽입실(61b)이 구비되는 하우징(61)과; 엑츄에이터 삽입실(61b) 양단에 돌설되어 상기 피에조 엑츄에이터(10)의 고정자 샤프트(12)가 결합되어 지지되는 2개의 지지부재(63,64)와; 상기 스프링(50)의 타측 단부가 고정되는 고정핀(65)이 돌설되어 이루어진다. 여기서 미설명부호 66은 상기 와이어 가이드부재이고, 상기 지지부재(63)에는 상기 와이어(40) 관통 홀이 형성되어 구성된다.5 is a view showing the configuration of the bracket according to the present invention, as shown in the bracket 60, the pulley 20 is seated so that the rotation pin 30 of the pulley 20 is rotatable. A housing (61) having a pulley insertion chamber (61a) protrudingly coupled to the outside and an elongated actuator insertion chamber (61b) extending from the pulley insertion chamber (61a); Two support members (63, 64) protruding from both ends of the actuator insertion chamber (61b) to which the stator shaft (12) of the piezo actuator (10) is coupled and supported; The fixing pin 65 is fixed to the other end of the spring 50 is fixed. Here, reference numeral 66 denotes the wire guide member, and the support member 63 is formed by forming the wire 40 through hole.

한편 본 발명의 도면들에서 하우징(61)을 일측 하우징 만 도시하였으나, 타측 하우징 즉, 커버 하우징도 동일한 구성으로 구성되어 상기 바닥면의 하우징(61)의 상면에 커버로서 결합 구성되도록 구성된다. Meanwhile, in the drawings of the present invention, only one housing is illustrated, but the other housing, that is, the cover housing is configured in the same configuration and is configured to be coupled to the upper surface of the housing 61 of the bottom surface as a cover.

도 6은 본 발명에 의한 이동자의 위치 검출 구성을 예시한 개요도이다.6 is a schematic diagram illustrating a position detection configuration of the mover according to the present invention.

상기 이동자(13)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출수단이 더 포함하여 구성되고, 바람직하게는 이동자(13)에 마그네트(80)를 부착하고, 그 마그네트(80)의 변위에 따라 감지 전압차가 발생되는 MR센서(90)를 사용하여 위치 검출하도록 구성된다. 여기서, 상기 도 1 내지 도 5에서는 편의상 위치 검출 수단인 마그네트(80)와 MR센서(90)가 설치되지 않은 상태의 도면이다. 하지만 본 발명에서는 암(70)의 회전 각도를 원하는 각도로 제어하기 위해서는 이동자(13)의 위치감지수단이 필요하고, 위치 감지수단으로서 도 6의 개요도에 도시된 바와 같이 이동자(13)에 마그네트(80)를 부착하고, 이에 대응해서 하우징 내에 MR센서(90)를 설치하여 위치 감지를 하도록 구성한다.Position detecting means for detecting the position of the mover 13 is further included. Preferably, the magnet 80 is attached to the mover 13, and the detected voltage difference is generated according to the displacement of the magnet 80. Configured to detect the position using the MR sensor 90. 1 to 5 are diagrams of a state in which the magnet 80 and the MR sensor 90 which are position detection means are not installed for convenience. However, in the present invention, in order to control the rotation angle of the arm 70 to the desired angle, the position detecting means of the mover 13 is required, and as the position detecting means, as shown in the schematic diagram of FIG. 80) and MR sensors 90 are installed in the housing so as to detect the position.

상기 암(40)은, 외측 단부에 나사 결합홈이 형성되어 외부에서 로봇 팔을 나사 결합할 수 있도록 구성된다.The arm 40 is formed so that the screw coupling groove is formed at the outer end to screw the robot arm from the outside.

본 발명에서 풀리(20)에 형성되는 풀리핀 관통홀(23)의 위치를 암(70)을 적 어도 120도 회전시킬 수 있도록 세팅하여 와이어(40) 및 스프링(50)을 결합시켜 구성한다. In the present invention, the position of the pulley pin through hole 23 formed in the pulley 20 is set to rotate the arm 70 by at least 120 degrees, and is configured by combining the wire 40 and the spring 50.

상기 피에조 엑츄이이터는, 압전기판 또는 전왜 기판(피에조 일렉트릭 세라믹)을 탄성체(금속)에 부착한 단일 또는 이중(uni 또는 bimorph)형태의 머리부(11)에 고정자 샤프트(12)를 부착하고 고정자 샤프트(12)에 이동자(13)가 탑재되어 압전기판 또는 전왜기판의 굴곡 진동에 의해 선형적으로 움직이는 것으로서, 이는 한국 특허 0443638호(소형 압전/전왜 초음파 리니어 모터)등에 개시되어 있다.The piezo actuator includes a stator shaft 12 attached to a head 11 of a uni or bimorph form in which a piezoelectric plate or an electrostrictive substrate (piezo electric ceramic) is attached to an elastic body (metal). The mover 13 is mounted on the shaft 12 and moves linearly by the bending vibration of the piezoelectric substrate or the electrostrictive substrate, which is disclosed in Korean Patent No. 0443638 (small piezoelectric / electric distortion ultrasonic linear motor).

본 발명은 상기와 같은 피에조 엑츄에이터의 초소형 구조에서 선형운동을 회전운동으로 변형시켜 초소형 로봇 관절로 이용할 수 있도록 하는 것이다.The present invention is to transform the linear motion into a rotary motion in the micro-structure of the piezo actuator as described above to be used as a micro robot joint.

먼저, 피에조 엑츄에이터(10)를 구동시켜 이동자(13)가 이동되면, 와이어(40)와 스프링(50)의 작용에 의해 풀리(20)가 회전되고, 풀리(20)의 회동핀(30)에 고정 결합된 암(70)이 회전되게 된다.First, when the mover 13 is moved by driving the piezo actuator 10, the pulley 20 is rotated by the action of the wire 40 and the spring 50, the rotation pin 30 of the pulley 20 Fixed arm 70 is rotated.

상기 이동자(13)가 풀리(20)에서 멀어지는 방향으로 이동되면, 상기 와이어(40)가 당겨지면서 풀리(20)가 회전되고, 이때 스프링(50)은 인장되어 탄성을 가지고 풀리(20)를 당긴 상태로 유지된다.When the mover 13 is moved away from the pulley 20, the pulley 20 is rotated while the wire 40 is pulled, and the spring 50 is tensioned to pull the pulley 20 with elasticity. Stays in the state.

이후, 상기 피에조 엑츄에이터(10)가 구동되어 이동자(13)가 반대방향 즉, 풀리(20)가 있는 방향으로 이동되면, 상기 스프링(50)의 복원력에 의해 풀리(20)가 반대방향으로 회전되면서 암(40)을 회전시킬 수 있게 된다.Subsequently, when the piezo actuator 10 is driven to move the mover 13 in the opposite direction, that is, the direction in which the pulley 20 is located, the pulley 20 is rotated in the opposite direction by the restoring force of the spring 50. It is possible to rotate the arm 40.

따라서, 피에조 엑츄에이터(10)에 특정한 파형의 전압을 가하여 이동자(13)를 전진 또는 후진 시키게 되면, 와이어(40)와 스프링(50)의 작용에 의해 풀리(20) 가 정/역방향 회전이 이루어지고, 풀리(20)의 회동핀(30)이 함께 회전되면서 그 회동핀(30)에 결합된 암(70)이 회전된다.Accordingly, when the mover 13 is moved forward or backward by applying a specific waveform voltage to the piezo actuator 10, the pulley 20 is rotated forward / backward by the action of the wire 40 and the spring 50. As the pivot pin 30 of the pulley 20 is rotated together, the arm 70 coupled to the pivot pin 30 is rotated.

본 발명은 피에조 엑츄에이터(10)와 풀리(20)를 사용하여 선형운동을 회전운동으로 변화시켜 암(40)을 회전시키도록 구성함으로써 관절의 직경을 최소화 할 수 있게된다. 따라서 본 발명은 초소형 로봇의 팔굽 관절등 외형의 직경을 최소화 해야 하는 관절에 적합하게 이용될 수 있다.According to the present invention, the piezo actuator 10 and the pulley 20 may be configured to rotate the arm 40 by converting the linear motion into the rotational motion, thereby minimizing the diameter of the joint. Therefore, the present invention can be suitably used for joints that should minimize the diameter of the outer shape of the elbow joint of the micro robot.

도 1은 본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈의 구성도1 is a configuration diagram of a micro actuator module according to the present invention

도 2는 본 발명에 의한 엑츄에이터 모듈의 일부 구성도.2 is a partial configuration of the actuator module according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈의 사시도.Figure 3 is a perspective view of the micro actuator module according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 풀리의 구성을 보인 단면 및 사시도.Figure 4 is a cross-sectional and perspective view showing the configuration of the pulley according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 브라켓의 구성을 보인 도면.5 is a view showing a configuration of a bracket according to the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 이동자의 위치 검출 구성을 예시한 개요도.6 is a schematic diagram illustrating a position detection configuration of a mover according to the present invention.

도 7은 본 발명에 의한 초소형 엑츄에이터 모듈의 사진 도면.Figure 7 is a photographic view of the micro actuator module according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 피에조 엑츄에이터 11 : 머리부10: piezo actuator 11: head

12 : 고정자 샤프트 13 : 이동자12: stator shaft 13: mover

20 : 래크기어 30 : 스퍼기어20: rack gear 30: spur gear

40 : 암 50 : 회동핀40: arm 50: rotating pin

60 : 지지 브라켓 70 : 하우징 커버60: support bracket 70: housing cover

110 : 마그네트 120 : MR센서110: magnet 120: MR sensor

130 : 위치검출부 140 : 제어부130: position detection unit 140: control unit

150 : 전원부 160 : 승압부150: power supply unit 160: boosting unit

170 : 파형 생성부 180 : 구동부170: waveform generator 180: driver

Claims

로봇 관절의 회전운동을 위한 엑츄에이터에 있어서,In the actuator for the rotational motion of the robot joint,

탄력성이 있는 메탈의 양면에 피에조 일렉트릭 세라믹이 부착되어 전기배선이 연결된 머리부(11), 상기 머리부(11)의 중앙에 돌설되는 고정자 샤프트(12) 및 고정자 샤프트(12)에 결합 설치되는 이동자(13)로 이루어진 피에조 엑츄에이터(10)와;The piezo electric ceramic is attached to both sides of the elastic metal, and the head 11 is connected to the electrical wiring, the stator shaft 12 protruding from the center of the head 11 and the mover is installed in the stator shaft 12 A piezo actuator 10 consisting of (13);

회동핀(30)이 고정 결합되는 풀리(20)와;A pulley 20 to which the pivot pin 30 is fixedly coupled;

일측 단부가 상기 풀리(20)에 고정되고 타측 단부가 상기 피에조 엑츄에이터(10)의 이동자(13)에 고정되는 와이어(40)와;A wire 40 having one end fixed to the pulley 20 and the other end fixed to the mover 13 of the piezo actuator 10;

일측 단부가 상기 풀리(20)에 고정되고, 타측 단부가 상기 와이어(40)가 감기는 반대 방향으로 인출되어 고정핀(65)에 고정되는 인장 스프링(50)과;A tension spring 50 having one end fixed to the pulley 20 and the other end drawn out in the opposite direction in which the wire 40 is wound and fixed to the fixing pin 65;

상기 회동핀(30)에 고정되어 상기 풀리(20)가 회전함에 따라 회전되는 암(70)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.The small actuator module, characterized in that configured to include an arm (70) is fixed to the pivot pin (30) is rotated as the pulley (20) rotates.

제 1 항에 있어서, 상기 풀리(20)와 상기 피에조 엑츄에이터(10)를 안착시켜 결합함과 아울러 상기 고정핀(65)이 돌설되는 브라켓(60)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.The micro actuator module of claim 1, further comprising a bracket (60) on which the pulley (20) and the piezo actuator (10) are seated and coupled, and the fixing pin (65) protrudes. .

제 2 항에 있어서, 상기 브라켓(60)은,The method of claim 2, wherein the bracket 60,

상기 풀리(20)가 안착되어 풀리(20)의 회동핀(30)이 회전가능하게 외측으로 돌출 결합되는 풀리 삽입실(61a)과 상기 풀리 삽입실(61a)에서 연장된 장공형 엑츄에이터 삽입실(61b)이 구비되는 하우징(61)과; 엑츄에이터 삽입실(61b) 양단에 돌설되어 상기 피에조 엑츄에이터(10)의 고정자 샤프트(12)가 결합되어 지지되는 2개의 지지부재(63,64)와; 상기 스프링(50)의 타측 단부가 고정되는 고정핀(65)이 돌설되어 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.The pulley 20 is seated so that the rotation pin 30 of the pulley 20 is rotatably coupled to the pulley insertion chamber 61a and the long hole-type actuator insertion chamber extending from the pulley insertion chamber 61a ( A housing 61 provided with 61b); Two support members (63, 64) protruding from both ends of the actuator insertion chamber (61b) to which the stator shaft (12) of the piezo actuator (10) is coupled and supported; Miniature actuator module, characterized in that the fixing pin 65 is fixed to the other end of the spring 50 is fixed.

제 3 항에 있어서, 상기 브라켓(60)은,The method of claim 3, wherein the bracket 60,

상기 하우징(61)과 동일 구성으로서 상부에서 상기 하우징(61)과 결합되는 커버용 하우징을 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.Miniature actuator module, characterized in that further comprises a housing for the cover is coupled to the housing (61) in the same configuration as the housing (61).

제 1 항에 있어서, 상기 풀리(20)는,The method of claim 1, wherein the pulley 20,

원형으로 이루어져 중앙에 회동핀(30)이 결합되는 관통홀(20a)이 형성되고, 하단 외주면에 상기 와이어(40)가 삽입되어 감길수 있도록 하는 와이어 삽입홈(21)이 형성되며, 그 와이어 삽입홈(21)의 상부에 상기 스프링(50)이 삽입되어 감길 수 있도록 하는 스프링 삽입 홈(22)이 형성되며, 상기 스프링 삽입홈(22)을 상하에서 관통하는 풀리핀 관통홈(23)에 풀리핀(24)이 결합되고 그 풀리핀(24)에 상기 와이어(40)및 상기 스프링(50)의 단부가 고정결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.A circular through hole 20a is formed in the center to which the pivot pin 30 is coupled, and a wire insertion groove 21 is formed on the outer circumferential surface of the bottom to allow the wire 40 to be inserted and wound. A spring insertion groove 22 is formed in the upper portion of the groove 21 to allow the spring 50 to be inserted and wound, and a pulley is formed in the pulley pin through groove 23 penetrating the spring insertion groove 22 up and down. Miniature actuator module, characterized in that the pin (24) is coupled to the pulley pin (24) is configured to be fixed to the end of the wire (40) and the spring (50).

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동자(13)의 변위 위치를 검출하기 위한 위치 검출수단이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.The micro actuator module according to any one of claims 1 to 5, further comprising a position detecting means for detecting a displacement position of said mover (13).

제 6 항에 있어서, 상기 위치 검출 수단은,The method of claim 6, wherein the position detecting means,

상기 이동자(13)에 부착되는 마그네트(80)와;A magnet (80) attached to the mover (13);

상기 마드네트(80)에 대응되게 설치되어 마그네트(80)의 위치 변위에 따른 전압차를 검출하는 MR센서(90)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 엑츄에이터 모듈.Miniature actuator module, characterized in that it comprises a MR sensor (90) installed corresponding to the magnet (80) to detect the voltage difference according to the positional displacement of the magnet (80).