KR100276792B1 - Inch Worm Motor - Google Patents

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KR100276792B1
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김수현
곽윤근
김상채
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윤덕용
한국과학기술원
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/023Inchworm motors

Abstract

본 발명은 인치웜(inchworm)형 모터에 관한 것으로서, 회전체를 클램핑하기 위한 동력원과 회전시키는 동력원을 단일화함으로써, 제조비용이 절감되며 콤팩트한 구조의 인치웜형 모터를 제공하고, 회전영역이 360° 이상으로 확장되는 인치웜형 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다The present invention relates to an inchworm-type motor, which reduces the manufacturing cost by providing a single power source for clamping a rotating body and a rotating power source, thereby providing an inchworm-type motor having a compact structure and having a rotational area of 360 °. The purpose is to provide an inch-worm type motor that extends beyond this

이러한 본 발명은, 고정축을 중심축으로 하여 회전하도록 장착된 원통형의 로터(rotor)와; 상기 로터의 외주부를 감싸안으면서 상기 외주부에 밀착 또는 이격되도록 장착되는 벨트; 상기 벨트의 양단을 베이스에 대하여 지지하면서 벨트의 길이방향으로 신축하여 상기 벨트를 로터의 외주부에 밀착 또는 이격시키는 직선 구동용 한 쌍의 액츄에이터(actuator); 및 상기 한 쌍의 액츄에이터로 제어전압을 제공하여 상기 액츄에이터의 신축량을 제어하는 전압공급수단을 구비한다. 여기서, 상기 한 쌍의 액츄에이터가 동시에 1단위만큼 팽창하여 상기 벨트를 상기 로터에 밀착시키며, 상기 벨트가 상기 로터에 밀착된 상태에서 하나의 액츄에이터가 1단위만큼 추가로 팽창됨과 동시에 다른 액츄에이터가 1단위만큼 수축하여 복원됨으로써 상기 로터를 1단위만큼 회전시킨다.The present invention includes a cylindrical rotor mounted to rotate about a fixed axis; A belt mounted to be in close contact or spaced apart from the outer circumferential part while surrounding the outer circumferential part of the rotor; A pair of actuators for linear driving, which stretches in the longitudinal direction of the belt while supporting both ends of the belt with respect to the base to closely contact or space the belt to the outer circumference of the rotor; And voltage supply means for providing a control voltage to the pair of actuators to control the amount of expansion and contraction of the actuators. Here, the pair of actuators simultaneously inflates by one unit so that the belt is brought into close contact with the rotor, and in the state where the belt is in close contact with the rotor, one actuator is further inflated by one unit while the other actuator is in one unit. The rotor is rotated by one unit by shrinking and restoring by.

Description

인치웜형 모터Inch Worm Motor

본 발명은 동력 공급원인 모터에 관한 것으로서, 특히 스텝핑모터의 일종인 인치웜(inchworm)형 모터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor that is a power source, and more particularly to an inchworm type motor which is a kind of stepping motor.

일반적으로 모터는 생활 주변기기, 공장 자동화설비 및 산업용 기기 등 자체 동력에 의해 구동하는 장치에 사용되는 바, 일반적으로 스텝핑모터, 직류 및 교류 서보모터와, 유압모터 등이 주로 이용되고 있다.In general, a motor is used in a device driven by its own power, such as peripherals, factory automation equipment, and industrial equipment. Generally, stepping motors, DC and AC servo motors, and hydraulic motors are mainly used.

상기한 일반적인 모터들은 정확한 제동제어를 하기 위하여 별도의 제동장치를 부가하여야 하기 때문에 모터의 정밀도를 향상시키려면 그 구조가 복잡해진다. 한편, 콤팩트(compact)한 구조를 위하여 별도의 제동장치를 부가하지 않으면 모터의 정밀도가 열화되어 반도체 자동화설비 또는 DVD(digital video displayer) 등과 같은 고정밀도를 요하는 장치에는 사용할 수 없게 된다.Since the general motors need to add a separate braking device for accurate braking control, the structure is complicated to improve the precision of the motor. On the other hand, if a separate braking device is not added for a compact structure, the precision of the motor is deteriorated, and thus it cannot be used in a device requiring high precision, such as a semiconductor automation facility or a digital video displayer (DVD).

여기에서, 인치웜형 모터라고 함은 자벌레(inchworm)가 기어가는 것처럼 소량씩 구분된 다단계의 회전을 연속적으로 발생시키는 일종의 스텝핑모터를 말한다. 위와 같은 인치웜형 모터는, 미국특허 5,034,647호 "Inchworm type driving mechanism" 에 기술되어 있다. 또한, 논문『 "Piezoelectric-driven turntable with high positioning", T.Tojo and K.Sugihara, Bull. Japan Soc. of Prec. Engg., Vol. 23, No. 1, 1989 』에는 고정밀도의 위치제어를 할 수 있는 인치웜형 모터가 기술되어 있다.Here, the inchworm type motor refers to a kind of stepping motor that continuously generates a multi-stage rotation divided by a small amount as crawling by an inchworm. Such an inch worm type motor is described in US Patent No. 5,034,647 "Inchworm type driving mechanism". In addition, the article "Piezoelectric-driven turntable with high positioning", T. Tojo and K. Sugihara, Bull. Japan Soc. of Prec. Engg., Vol. 23, No. 1, 1989, describes an inch-worm type motor capable of high-precision position control.

상기한 미국특허에 제시된 종래의 인치웜형 모터는, 두 부분으로 분리된 회전체와, 회전체의 한 부분을 클램핑하기 위한 판형의 제1클램프, 회전체의 다른 한 부분을 클램핑하기 위한 판형의 제2클램프, 제1클램프를 회전체에 밀착시키기 위한 제1동력원, 제2클램프를 회전체에 밀착시키기 위한 제2동력원, 회전체를 회전시키기 위한 제3동력원, 상기 제1,제2동력원의 운동력을 제1,제2클램프로 전달하기 위한 다수의 동력전달소자들 및 제3동력원의 운동력을 회전체로 전달하기 위한 다수의 동력전달소자들로 구성되었다.The conventional inch worm type motor disclosed in the above-described US patent includes a rotating body separated into two parts, a plate-shaped first clamp for clamping a part of the rotating body, and a plate-shaped clamping part for clamping the other part of the rotating body. 2 clamps, a first power source for closely contacting the first clamp to the rotating body, a second power source for closely contacting the second clamp to the rotating body, a third power source for rotating the rotating body, the kinetic force of the first, second power source It consists of a plurality of power transmission elements for transmitting the first and second clamp and a plurality of power transmission elements for transmitting the kinetic force of the third power source to the rotating body.

특히, 회전체를 클램핑하기 위한 제1클램프와 제2클램프는 회전체의 윗면과 아랫면을 동시에 맞무는 한 쌍의 아암을 포함하는데, 상기 한 쌍의 아암 사이에 제1동력원 내지 제2동력원이 삽입된다. 즉, 제1동력원 내지 제2동력원이 구동하여 팽창하면 한 쌍의 아암이 힌지를 중심으로 회전하면서 회전체를 위, 아래에서 동시에 맞물도록 되어 있다. 이와 같이 제1클램프 또는 제2클램프가 회전체를 클램핑한 상태에서 제3동력원이 구동하면 회전체가 회전하면서 모터가 구동한다.In particular, the first clamp and the second clamp for clamping the rotating body include a pair of arms that simultaneously engage the upper and lower surfaces of the rotating body, wherein a first power source or a second power source is inserted between the pair of arms. do. That is, when the first power source to the second power source is driven to expand, the pair of arms rotates about the hinge to engage the rotating body simultaneously from above and below. As such, when the third power source is driven while the first clamp or the second clamp clamps the rotating body, the motor rotates while the rotating body rotates.

상기에서 언급한 바와 같이 종래의 인치웜형 모터는, 클램프가 회전체의 상, 하부면 내지 상부면을 클램핑하기 때문에 모터 전체의 두께가 두꺼워지고, 2개의 클램프로 회전체를 클램핑하기 위한 동력원과 상기 회전체를 회전시키기 위한 동력원이 별도로 마련되어야 하기 때문에 구조가 복잡해지며 부품수가 증가하여 제조비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 상기한 논문에 제시된 인치웜형 모터는 회전영역이 0°∼90°로 제한되는 문제점이 있었다.As mentioned above, the conventional inch-worm type motor has a thicker thickness of the entire motor because the clamp clamps the upper, lower and upper surfaces of the rotating body, and the power source for clamping the rotating body with the two clamps. Since the power source for rotating the rotating body must be provided separately, there is a problem in that the structure is complicated and the number of parts increases and the manufacturing cost increases. In addition, the inch worm type motor presented in the above paper has a problem that the rotation range is limited to 0 ° ~ 90 °.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 회전체를 클램핑하기 위한 동력원과 회전시키는 동력원을 단일화함으로써, 제조비용이 절감되며 콤팩트한 구조의 인치웜형 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 회전영역이 360° 이상으로 확장되는 인치웜형 모터를 제공하는 데 다른 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, by unifying the power source for clamping the rotating body and the power source for rotating, to provide an inch-worm type motor of a compact structure and reduced manufacturing cost Its purpose is to. In addition, another object of the present invention is to provide an inch-worm type motor in which the rotation region extends beyond 360 °.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 인치웜형 모터를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing an inch worm type motor according to an embodiment of the present invention,

도 2의 (가) 내지 (아)는 도 1에 도시된 인치웜형 모터가 반시계방향으로 회전하는 과정을 도시한 도면이다.2 (a) to 2 (a) are views illustrating a process in which the inch worm type motor shown in FIG. 1 rotates in a counterclockwise direction.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 베이스 12 : 고정축11 base 12 fixed shaft

13 : 로터 14 : 베어링13: rotor 14: bearing

21 : 제1벨트 22 : 제2벨트21: first belt 22: second belt

31 : 제1압전소자 32 : 제1지지기둥31: first piezoelectric element 32: first support pillar

33 : 제1연결대 34 : 제2압전소자33: first connecting rod 34: second piezoelectric element

35 : 제2지지기둥 36 : 제2연결대35: second support pillar 36: second connecting rod

37 : 제3압전소자 38 : 제3지지기둥37: third piezoelectric element 38: third support pillar

39 : 제3연결대 40 : 제4압전소자39: third connecting rod 40: fourth piezoelectric element

41 : 제4지지기둥 42 : 제4연결대41: fourth support pillar 42: fourth connecting rod

51 : 제어장치 52 : 고전압 증폭기51 control device 52 high voltage amplifier

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인치웜형 모터는, 고정축을 중심축으로 하여 회전하도록 장착된 원통형의 로터와 ;Inch worm type motor according to the present invention for achieving the above object, and a cylindrical rotor mounted to rotate about a fixed axis as a central axis;

상기 로터의 외주부를 감싸안으면서 상기 외주부에 밀착 또는 이격되도록 장착된 벨트 및;A belt mounted to be in close contact or spaced apart from the outer circumferential part while surrounding the outer circumferential part of the rotor;

상기 벨트의 양단의 각각에 제공되어 상기 벨트의 단부를 직선이동시키는 한쌍의 신축 가능한 액츄에이터를 포함하고,A pair of telescopic actuators provided on each end of the belt for linearly moving the ends of the belt,

상기 한 쌍의 액츄에이터가 동시에 1단위만큼 팽창하여 상기 벨트를 상기 로터에 밀착시키며,The pair of actuators simultaneously expand by one unit to bring the belt into close contact with the rotor,

상기 벨트가 상기 로터에 밀착된 상태에서 하나의 액츄에이터가 1단위만큼 추가로 팽창됨과 동시에 다른 액츄에이터가 1단위만큼 수축하여 복원됨으로써 상기 로터를 1단위만큼 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the state in which the belt is in close contact with the rotor, one actuator is further inflated by one unit and the other actuator is contracted and restored by one unit to rotate the rotor by one unit.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 인치웜형 모터를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인치웜형 모터가 반시계방향으로 회전할 때의 동작 상태도를 순차적으로 도시한 도면이다.1 is a configuration diagram showing an inch worm type motor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing an operation state diagram when the inch worm type motor shown in Figure 1 rotates in a counterclockwise direction. .

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 인치웜형 모터는, 베이스(11)와, 이 베이스(11)에 수직방향으로 지지된 고정축(12)과, 상기 고정축(12)을 중심축으로 하여 회전하도록 장착된 원통형의 로터(13)와, 상기 고정축(12)과 원통형의 로터(13) 사이에 삽입된 베어링(14)과, 상기 로터(13)의 외주부를 감싸안으면서 상기 외주부에 밀착 또는 이격되도록 장착되며 상기 외주부에 밀착된 상태에서 상기 로터(13)로 회전력을 제공하는 벨트(21,22)와, 상기 벨트(21,22)의 양단의 각각에 제공되어 상기 벨트의 단부를 직선이동시키는 신축가능한 한 쌍의 액츄에이터들과, 상기 액츄에이터들로 제어전압을 제공하여 상기 액츄에이터의 신축량을 제어하는 전압공급수단으로 구성된다.Referring to FIG. 1, an inch worm type motor according to the present invention includes a base 11, a fixed shaft 12 supported in a vertical direction to the base 11, and a rotation about the fixed shaft 12 as a central axis. The cylindrical rotor 13 and the bearing 14 inserted between the fixed shaft 12 and the cylindrical rotor 13, and the outer peripheral portion of the rotor 13, while being closely attached to the outer peripheral portion or It is mounted so as to be spaced apart and provided to each of the belt (21, 22) for providing a rotational force to the rotor 13 in a state in close contact with the outer peripheral portion, and the ends of the belt is linearly moved And a pair of flexible actuators, and a voltage supply means for providing a control voltage to the actuators to control the amount of expansion and contraction of the actuators.

상기한 인치웜형 모터에서, 2개의 벨트(21,22)를 상호 위상이 다른 위치에 각각 하나씩 장착하면 모터의 회전영역이 무한대로 확장되는 동시에 고정밀도의 제동제어가 가능한 인치웜형 모터를 얻을 수 있다. 이때, 2개의 벨트(21,22)가 180°의 위상차를 가지도록 구성하면 보다 정밀한 모터의 회전각을 얻을 수 있다.In the above inch worm type motor, when the two belts 21 and 22 are mounted to each other at positions different from each other, the inch worm type motor can be obtained in which the rotational area of the motor can be infinitely extended and high precision braking control is possible. . At this time, if the two belts 21 and 22 are configured to have a phase difference of 180 °, a more accurate rotation angle of the motor can be obtained.

상기 액츄에이터는 제어전압에 따라 신축량이 가변되는 압전소자를 이용한다. 즉, 제1벨트(21)의 양단에는 제1압전소자(31)와 제2압전소자(34)가 제공되는데, 상기 제1압전소자(31)와 제2압전소자(34)는 제1지지기둥(32)과 제2지지기둥(35)에 의해 각각 베이스(11)에 대하여 지지된다. 제1압전소자(31)와 제1벨트(21)는 제1연결대(33)에 의해 연결되고, 제2압전소자(34)와 제1벨트(21)는 제2연결대(36)에 의해 연결된다.The actuator uses a piezoelectric element in which the amount of expansion and contraction varies according to the control voltage. That is, a first piezoelectric element 31 and a second piezoelectric element 34 are provided at both ends of the first belt 21, wherein the first piezoelectric element 31 and the second piezoelectric element 34 are first supported. It is supported with respect to the base 11 by the pillar 32 and the 2nd support pillar 35, respectively. The first piezoelectric element 31 and the first belt 21 are connected by the first connecting rod 33, and the second piezoelectric element 34 and the first belt 21 are connected by the second connecting rod 36. do.

또한, 제2벨트(22)의 양단에는 제3압전소자(37)와 제4압전소자(40)가 연결되는데, 상기 제3압전소자(37)와 제4압전소자(40)는 제3지지기둥(38)과 제4지지기둥(41)에 의해 각각 베이스(11)에 대하여 지지된다. 제3압전소자(37)와 제2벨트(22)는 제3연결대(39)에 의해 연결되고, 제4압전소자(40)와 제2벨트(22)는 제4연결대(42)에 의해 연결된다. 여기서, 상기한 제1,제2연결대(33,36) 및 제3,제4연결대(39,42)는 압전소자들(31,34,37,40)의 변위를 증폭시키기 위하여 탄성관절을 이용한 변위증폭기로 대치할 수 있다.In addition, a third piezoelectric element 37 and a fourth piezoelectric element 40 are connected to both ends of the second belt 22, and the third piezoelectric element 37 and the fourth piezoelectric element 40 are supported by a third support. It is supported with respect to the base 11 by the pillar 38 and the 4th support pillar 41, respectively. The third piezoelectric element 37 and the second belt 22 are connected by the third connecting rod 39, and the fourth piezoelectric element 40 and the second belt 22 are connected by the fourth connecting rod 42. do. In this case, the first and second connectors 33 and 36 and the third and fourth connectors 39 and 42 use elastic joints to amplify the displacement of the piezoelectric elements 31, 34, 37, and 40. It can be replaced by displacement amplifier.

상기한 전압공급수단은 제어신호를 출력하는 제어장치(51)와, 상기 제어장치(51)에서 공급되는 제어신호를 증폭하여 각 압전소자(31,34,37,40)로 제공하는 고전압 증폭기(52)로 구성된다.The voltage supply means includes a control device 51 for outputting a control signal and a high voltage amplifier for amplifying the control signal supplied from the control device 51 and providing the piezoelectric elements 31, 34, 37, and 40 to each piezoelectric element 31. 52).

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.The operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 제어장치(51)는 인치웜형 모터의 회전방향과 회전각을 계산하여 고전압 증폭기(52)로 제어신호를 출력한다. 이 고전압 증폭기(52)는 상기 제어신호를 고전압으로 증폭한 후 제1압전소자(31) 내지 제4압전소자(40)로 인가한다. 상기한 압전소자들(31,34,37,40)은 인가되는 전압에 의해 그 길이가 팽창되며, 인가되는 전압이 제거되면 수축되어 초기상태가 된다.First, the control unit 51 outputs a control signal to the high voltage amplifier 52 by calculating the rotation direction and the rotation angle of the inch worm type motor. The high voltage amplifier 52 amplifies the control signal to a high voltage and then applies it to the first piezoelectric element 31 to the fourth piezoelectric element 40. The piezoelectric elements 31, 34, 37, and 40 are expanded in length by the voltage applied thereto, and are contracted to the initial state when the applied voltage is removed.

압전소자들(31,34,37,40)이 초기상태일 경우, 제1벨트(21)와 제2벨트(22)는 로터(13)로부터 이격된다. 제1압전소자(31)와 제2압전소자(34)의 팽창량의 합이 2단위(2α)가 되면 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착되고, 제3압전소자(37)와 제4압전소자(40)가 2단위(2α)만큼 팽창하면 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된다.When the piezoelectric elements 31, 34, 37, and 40 are in an initial state, the first belt 21 and the second belt 22 are spaced apart from the rotor 13. When the sum of the expansion amounts of the first piezoelectric element 31 and the second piezoelectric element 34 is 2 units (2α), the first belt 21 is in close contact with the rotor 13 and the third piezoelectric element 37 When the fourth piezoelectric element 40 expands by 2 units (2α), the second belt 22 is in close contact with the rotor 13.

이와 같이 제1벨트(21) 또는 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 로터(13)의 회전이 가능해지는데, 예를 들어 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 제1압전소자(31)를 팽창시키면서 제2압전소자(34)를 수축시키면, 로터(13)는 제1벨트(21)에 의해 제1압전소자(31) 쪽으로 회전한다. 또한, 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 제1압전소자(31)를 수축시키면서 제2압전소자(34)를 팽창시키면, 로터(13)는 제1벨트(21)에 의해 제2압전소자(34) 쪽으로 회전한다.In this way, the rotor 13 can be rotated while the first belt 21 or the second belt 22 is in close contact with the rotor 13. For example, the first belt 21 is attached to the rotor 13. When the second piezoelectric element 34 is contracted while the first piezoelectric element 31 is expanded while being in close contact, the rotor 13 is rotated toward the first piezoelectric element 31 by the first belt 21. In addition, when the second piezoelectric element 34 is expanded while the first piezoelectric element 31 is contracted while the first belt 21 is in close contact with the rotor 13, the rotor 13 is the first belt 21. It rotates toward the 2nd piezoelectric element 34 by this.

제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 제3압전소자(37)를 팽창시키면서 제4압전소자(40)를 수축시키면, 로터(13)는 제2벨트에 의해 제3압전소자(37) 쪽으로 회전한다. 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 제3압전소자(37)를 수축시키면서 제4압전소자(40)를 팽창시키면, 로터(13)는 제2벨트(22)에 의해 제4압전소자(40) 쪽으로 회전한다.When the fourth piezoelectric element 40 is contracted while expanding the third piezoelectric element 37 while the second belt 22 is in close contact with the rotor 13, the rotor 13 is rotated by the second belt. Rotate towards element 37. When the fourth piezoelectric element 40 is inflated while the second belt 22 is in close contact with the rotor 13 and the third piezoelectric element 37 is contracted, the rotor 13 is moved by the second belt 22. Rotate toward the fourth piezoelectric element 40.

본 발명에 따른 인치웜형 모터는, 상기와 같이 제1벨트(21)에 의한 로터(13)의 회전과 제2벨트(22)에 의한 로터(13)의 회전을 반복하여 지속적인 로터(13)의 구동이 가능해 진다. 즉, 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착되어 로터(13)를 회전시킨 후 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착되고, 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 후 제1벨트(21)가 로터(13)로부터 이격되고 제2벨트(22)가 로터(13)를 회전시킨다. 그 후, 다시 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 후 제2벨트(22)는 로터(13)로부터 이격되고, 제1벨트(21)에 의해 로터(13)는 회전한다. 상기한 동작을 반복하면 로터(13)는 지속적으로 회전하게 된다.In the inch-worm type motor according to the present invention, the rotor 13 is rotated by the first belt 21 and the rotor 13 is rotated by the second belt 22 as described above. It becomes possible to drive. That is, after the first belt 21 is in close contact with the rotor 13 to rotate the rotor 13, the second belt 22 is in close contact with the rotor 13, and the second belt 22 is in the rotor 13. After being in close contact with the first belt 21 is spaced apart from the rotor 13, the second belt 22 rotates the rotor (13). Then, after the first belt 21 is in close contact with the rotor 13, the second belt 22 is spaced apart from the rotor 13, and the rotor 13 is rotated by the first belt 21. When the above operation is repeated, the rotor 13 continuously rotates.

이와 같이 제1벨트(21)와 제2벨트(22)에 의해 로터(13)가 회전하는 동안에 하나의 벨트는 항상 로터(13)에 밀착된 상태이기 때문에, 상기 로터(13)가 외력에 의해 영향을 받지 않고 항상 고정밀도의 회전각을 얻을 수 있다.Thus, since one belt is always in close contact with the rotor 13 while the rotor 13 is rotated by the first belt 21 and the second belt 22, the rotor 13 is driven by an external force. It is always possible to obtain a highly accurate rotation angle without being affected.

이하, 도 2의 동작 상태도를 참조하여 인치웜형 모터가 반시계방향으로 회전하는 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process in which the inch worm type motor rotates counterclockwise will be described with reference to the operation state diagram of FIG. 2.

도 2의 (가)는 초기상태를 도시하는 것으로, 초기상태에서 제1압전소자(31) 내지 제4압전소자(40)는 모두 수축된 상태이기 때문에 제1벨트(21)와 제2벨트(22)는 모두 로터(13)로부터 이격된 상태이다. 도 2의 (나)는 제3압전소자(37)와 제4압전소자(40)가 각각 1단위(α)의 변위로 팽창하여 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 상태를 도시한다. 즉, 제어장치(51)에서 출력되는 제어신호가 고전압 증폭기(52)에 의해 증폭된 후 제3압전소자(37)와 제4압전소자(40)로 인가되며, 상기 제3,제4압전소자(37,40)가 1단위(α)의 변위만큼 팽창하고, 이로써 제2벨트(22)는 로터(13)에 밀착된다.2A illustrates an initial state. In the initial state, since the first piezoelectric element 31 to the fourth piezoelectric element 40 are all in a contracted state, the first belt 21 and the second belt ( 22 are all spaced apart from the rotor 13. 2B illustrates a state in which the third piezoelectric element 37 and the fourth piezoelectric element 40 are inflated at a displacement of 1 unit (α) so that the second belt 22 is in close contact with the rotor 13. Illustrated. That is, the control signal output from the control device 51 is amplified by the high voltage amplifier 52, and then applied to the third piezoelectric element 37 and the fourth piezoelectric element 40, and the third and fourth piezoelectric elements. (37, 40) expands by one unit (α) displacement, whereby the second belt 22 is in close contact with the rotor 13.

도 2의 (다)는 제3압전소자(37)가 1단위(α)의 변위만큼 추가로 팽창하고 제4압전소자(40)가 1단위(α)의 변위만큼 수축하여 초기위치로 복귀함으로써, 로터(13)가 제2벨트(22)에 의해 반시계방향으로 회전된 상태를 도시한다. 즉, 제어장치(51)는 제3압전소자(37)에 인가되는 전압이 2배가 되도록 하여 제3압전소자(37)가 2단위(2α)의 변위만큼 팽창하도록 하고, 제4압전소자(40)에 인가되는 전압을 제거하여 제4압전소자(40)는 1단위(α)의 변위만큼 수축하여 초기위치로 복귀하도록 한다. 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 상기 제3압전소자(37)는 팽창하고, 제4압전소자(40)는 신축하기 때문에 로터(13)는 반시계방향으로 회전한다.2 (c) shows that the third piezoelectric element 37 is further inflated by one unit α and the fourth piezoelectric element 40 is contracted by one unit α and returned to its initial position. , The rotor 13 is rotated counterclockwise by the second belt (22). That is, the controller 51 causes the voltage applied to the third piezoelectric element 37 to be doubled so that the third piezoelectric element 37 expands by 2 units (2α) displacement, and the fourth piezoelectric element 40 The fourth piezoelectric element 40 is contracted by a displacement of 1 unit (α) to return to the initial position by removing the voltage applied thereto. The rotor 13 rotates counterclockwise because the third piezoelectric element 37 expands and the fourth piezoelectric element 40 expands and contracts while the second belt 22 is in close contact with the rotor 13. .

도 2의 (라)는 제1압전소자(31)와 제2압전소자(34)가 1단위(α)의 변위만큼 팽창하여 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 상태를 도시한다. 즉, 제어장치(51)에서 출력되는 제어신호가 고전압 증폭기(52)에 의해 증폭된 후 제1압전소자(31)와 제2압전소자(34)로 인가되면, 상기 제1압전소자(31)와 제2압전소자(34)는 각각 1단위(α)의 변위만큼 팽창하고, 이로써 제1벨트(21)는 로터(13)에 밀착된다. 이때, 제1벨트(21)와 제2벨트(22)가 모두 로터(13)에 밀착된 상태가 된다.2 (d) shows a state in which the first belt 21 is in close contact with the rotor 13 by expanding the first piezoelectric element 31 and the second piezoelectric element 34 by a displacement of 1 unit (α). do. That is, when the control signal output from the control device 51 is amplified by the high voltage amplifier 52 and then applied to the first piezoelectric element 31 and the second piezoelectric element 34, the first piezoelectric element 31. And the second piezoelectric element 34 respectively expand by one unit (α) displacement, whereby the first belt 21 is in close contact with the rotor 13. At this time, both the first belt 21 and the second belt 22 are in close contact with the rotor 13.

도 2의 (마)는 제3압전소자(37)가 초기위치로 복귀된 상태를 도시한다. 즉, 제어장치(51)는 제3압전소자(37)에 인가되는 전압을 제거하는데, 이로써 제3압전소자(37)는 2단위(2α)의 변위만큼 수축하여 초기위치로 복귀하고, 제2벨트(22)는 로터(13)로부터 이격된 상태가 된다.FIG. 2E shows a state in which the third piezoelectric element 37 is returned to the initial position. That is, the control unit 51 removes the voltage applied to the third piezoelectric element 37, whereby the third piezoelectric element 37 contracts by 2 units (2α) displacement and returns to the initial position, and the second The belt 22 is in a state spaced apart from the rotor 13.

도 2의 (바)는 제1압전소자(31)가 초기위치로 복귀하고 제2압전소자(34)가 1단위(α)의 변위만큼 추가로 팽창하여, 로터(13)가 제1벨트(21)에 의해 반시계방향으로 회전된 상태를 도시한다. 즉, 제어장치(51)는 제1압전소자(31)에 인가되는 전압을 제거하여 제1압전소자(31)가 1단위(α)의 변위만큼 수축하여 초기위치로 복귀하도록 하고, 제2압전소자(34)로는 인가되는 전압을 2배로 증가시킴으로써 제2압전소자(34)가 2단위(2α)의 변위만큼 팽창하도록 한다. 이때, 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 상태에서 제2압전소자(34)는 팽창하고 제1압전소자(31)는 수축하기 때문에 로터(13)는 반시계방향으로 회전한다.2 (b) shows that the first piezoelectric element 31 returns to the initial position and the second piezoelectric element 34 is further inflated by one unit (α) displacement, so that the rotor 13 has a first belt ( A state rotated counterclockwise by 21) is shown. That is, the controller 51 removes the voltage applied to the first piezoelectric element 31 so that the first piezoelectric element 31 contracts by one unit (α) displacement to return to the initial position, and the second piezoelectric element The second piezoelectric element 34 expands by a displacement of 2 units (2α) by doubling the voltage applied to the element 34. At this time, since the second piezoelectric element 34 expands and the first piezoelectric element 31 contracts while the first belt 21 is in close contact with the rotor 13, the rotor 13 rotates counterclockwise. .

도 2의 (사)는 제3압전소자(37)와 제4압전소자(40)가 각각 1단위(α)의 변위만큼 팽창하여 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 상태를 도시한다. 이때, 제1벨트(21)와 제2벨트(22)가 모두 로터(13)에 밀착된 상태가 된다.In FIG. 2, the third piezoelectric element 37 and the fourth piezoelectric element 40 are each inflated by one unit (α) displacement so that the second belt 22 is in close contact with the rotor 13. Illustrated. At this time, both the first belt 21 and the second belt 22 are in close contact with the rotor 13.

도 2의 (아)는 제2압전소자(34)가 초기위치로 복귀한 상태를 도시한다. 즉, 제어장치(51)는 제2압전소자(34)로 인가되는 전압을 제거하는데, 이로써 제2압전소자(34)는 2단위(2α)의 변위만큼 수축하여 초기위치로 복귀하고, 제1벨트(21)는 로터(13)로부터 이격된 상태가 된다. 상기와 같이 (아)의 과정을 수행한 후, (다),(라),(마),(바),(사),(아)의 과정을 순차적으로 반복 수행하면, 로터(13)가 반시계방향으로 회전한다.2 (a) shows a state in which the second piezoelectric element 34 returns to the initial position. That is, the control unit 51 removes the voltage applied to the second piezoelectric element 34, whereby the second piezoelectric element 34 contracts by 2 units (2α) displacement and returns to the initial position, and the first The belt 21 is in a state spaced apart from the rotor 13. After performing the process of (a) as described above, if the steps of (c), (d), (e), (ba), (g), (a) are sequentially repeated, the rotor 13 is Rotate counterclockwise.

다음, 인치웜형 모터가 시계방향으로 회전하는 과정을 설명하면, 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 후 제1압전소자(31)는 팽창하고 제2압전소자(34)는 수축하는데, 이로써 로터(13)가 제1벨트(21)에 의해 시계방향으로 회전한다. 그 후, 제2벨트(22)가 로터(13)에 밀착된 후 제1벨트(21)는 로터(13)로부터 이격시킨다. 그 후, 제4압전소자(40)는 팽창하고 제3압전소자(37)는 수축하여 로터(13)가 제2벨트(22)에 의해 시계방향으로 회전되도록 한다. 그 후, 제1벨트(21)가 로터(13)에 밀착된 후 제2벨트(22)는 로터(13)로부터 이격시킨다. 상기와 같은 과정을 반복 수행하면 로터(13)가 시계방향으로 회전하게 된다.Next, when the inch-worm type motor rotates in the clockwise direction, after the first belt 21 is in close contact with the rotor 13, the first piezoelectric element 31 expands and the second piezoelectric element 34 contracts. This causes the rotor 13 to rotate clockwise by the first belt 21. Then, after the second belt 22 is in close contact with the rotor 13, the first belt 21 is spaced apart from the rotor 13. Thereafter, the fourth piezoelectric element 40 expands and the third piezoelectric element 37 contracts so that the rotor 13 is rotated clockwise by the second belt 22. Then, after the first belt 21 is in close contact with the rotor 13, the second belt 22 is spaced apart from the rotor 13. By repeating the above process, the rotor 13 rotates clockwise.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 벨트를 로터에 밀착시켜 클램핑하는 동력원과 로터를 회전시키는 동력원을 단일화하기 때문에 구조가 단순해지고 부품수가 감소되어 보다 콤팩트한 구조의 인치웜형 모터를 얻을 수 있으며 제조공정 및 제조비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 두 개의 벨트가 상호 교번되게 반복 동작하기 때문에 회전영역이 무한대까지 확장되며, 외력에 영향을 받지 않는 보다 정밀한 회전각 제어가 가능해지는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a simpler structure, reduced number of parts, and a more compact structure of an inch worm-type motor, because the belt unit is in close contact with the rotor and the power source for clamping and the power source for rotating the rotor are unified. And manufacturing cost is effective to reduce. In addition, since the two belts alternately repeat each other, the rotation region is extended to infinity, and the effect of enabling more precise rotation angle control without being influenced by external force is possible.

Claims (4)

고정축을 중심축으로 하여 회전하도록 장착된 원통형의 로터와 ;A cylindrical rotor mounted to rotate about a fixed axis; 상기 로터의 외주부를 감싸안으면서 상기 외주부에 밀착 또는 이격되도록 장착된 벨트 및;A belt mounted to be in close contact or spaced apart from the outer circumferential part while surrounding the outer circumferential part of the rotor; 상기 벨트의 양단의 각각에 제공되어 상기 벨트의 단부를 직선이동시키는 한쌍의 신축 가능한 액츄에이터를 포함하고,A pair of telescopic actuators provided on each end of the belt for linearly moving the ends of the belt, 상기 한 쌍의 액츄에이터가 동시에 1단위만큼 팽창하여 상기 벨트를 상기 로터에 밀착시키며,The pair of actuators simultaneously expand by one unit to bring the belt into close contact with the rotor, 상기 벨트가 상기 로터에 밀착된 상태에서 하나의 액츄에이터가 1단위만큼 추가로 팽창됨과 동시에 다른 액츄에이터가 1단위만큼 수축하여 복원됨으로써 상기 로터를 1단위만큼 회전시키는 것을 특징으로 하는 인치웜형 모터.And one actuator is further inflated by one unit while the belt is in close contact with the rotor, and the other actuator is contracted and restored by one unit to rotate the rotor by one unit. 제1항에 있어서, 상기 벨트 및 한 쌍의 액츄에이터와 동일하게 구성된 하나의 벨트와 한 쌍의 액츄에이터를 부가적으로 포함하고,The method of claim 1, further comprising one belt and a pair of actuators configured identically to the belt and the pair of actuators, 제1벨트 및 제1쌍의 액츄에이터는 제2벨트 및 제2쌍의 액츄에이터와 상기 로터의 둘레에서 180° 위상차를 갖도록 배치되며, 상기 제1벨트 및 제2벨트가 상기 로터를 교번적으로 1단위씩 회전시키는 것을 특징으로 하는 인치웜형 모터.The first belt and the first pair of actuators are disposed to have a 180 ° retardation around the second belt and the second pair of actuators and the rotor, and the first belt and the second belt alternately move the rotor one unit. Inch worm type motor, characterized in that for each rotation. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액츄에이터는 전압의 인가여부에 따라 팽창 또는 수축하는 압전소자인 것을 특징으로 하는 인치웜형 모터.3. The inch worm type motor according to claim 1 or 2, wherein the actuator is a piezoelectric element that expands or contracts according to whether a voltage is applied. 제3항에 있어서, 상기 벨트와 상기 압전소자의 사이에는 상기 압전소자의 변위를 증폭시키는 변위증폭기가 부가적으로 포함된 것을 특징으로 하는 인치웜형 모터.4. The inchworm type motor of claim 3, wherein a displacement amplifier for amplifying the displacement of the piezoelectric element is additionally included between the belt and the piezoelectric element.
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