KR101324661B1

KR101324661B1 - 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치 및 분리방법

Info

Publication number: KR101324661B1
Application number: KR1020100069444A
Authority: KR
Inventors: 이정주; 유영익; 황도순; 김경원; 임재혁
Original assignee: 한국항공우주연구원; 한국과학기술원
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2013-11-08
Also published as: KR20120009568A

Abstract

본 발명은 분할 너트를 사용하여 외부의 큰 하중을 지지할 수 있으며, 형상기억합금 와이어와 스프링의 사용으로 빠른 분리 시간을 갖고 충격을 감소할 수 있고, 분리장치 작동 후 재조립을 위해 구조가 간단하며, 형상기억합금을 추가로 배치하여 하나의 와이어가 오작동하더라도 정상적으로 분리 작동을 수행할 수 있는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치 및 분리방법을 구현한바, 부싱 및 슬리브의 상하 동작으로 인해 분할 너트가 분할되며 외부 구조물을 신속하고 안전하게 분리할 수 있는 효과가 있다. 또한, 비폭발식 방법으로 외부 구조물을 분리하기 때문에 강한 충격이 발생하지 않으며, 폭발시 발생하는 가스와 같은 오염원의 발생을 방지할 수 있으며, 파편이 발생하지 않아 파편에 의한 2차 충돌의 위험성을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 형상기억합금 와이어의 사용으로 인해 분리 구조를 간단하게 할 수 있으며 와이어의 빠른 작동 시간과 중복 구조를 통해 분리시 보다 정확하고 신속한 작업이 가능하다. 또한, 분리장치의 분리작동 후 재조립 시 부품을 교체하거나 재공급이 필요없고, 즉각적으로 재조립이 가능한 구조로 되어 있어 재활용이 용이하고, 경제적인 효과가 있다.

Description

형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치 및 분리방법{Low Shock, Non-Explosive Release Device Using Shape Memory Alloy and Release Method}

본 발명은 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분할 너트를 사용하여 외부의 큰 하중을 지지할 수 있으며, 형상기억합금 와이어와 스프링의 사용으로 빠른 분리 시간을 갖고 충격을 감소할 수 있고, 분리장치 작동 후 재조립을 위해 구조가 간단하며, 형상기억합금을 추가로 배치하여 하나의 와이어가 오작동하더라도 정상적으로 분리 작동을 수행할 수 있는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치 및 분리방법에 관한 것이다.

군사 및 항공우주 분야의 유도미사일, 발사체 또는 인공위성 등에는 특정 구조물을 단 한 번에 성공적으로 구속으로부터 풀어 주어, 전개 또는 분리시키는 기능을 수행하는 장치가 필수적으로 사용된다. 이러한 장치를 통상적으로 분리형 기계장치(Release Device)라고 한다.

이러한 분리형 기계장치는 초기 임무수행 도중 외부 정하중, 충격하중 및 음향하중으로부터 구조물을 안전하게 지지하는 역할을 수행하면서, 구조물의 분리 요구 및 전개 요구 시 구속력을 해방시키는 역할을 신뢰성 있게 수행하여야 한다.

일예로써, 발사체의 경우, 단(Stage) 분리 시에 분리형 기계장치를 사용한다. 인공위성의 경우 발사체로부터 위성이 분리될 때, 태양 전지판이나 안테나를 전개할 때, 그리고 다양한 탑재체 도어(Door)의 개폐를 위해 분리형 기계장치를 사용한다.

일반적으로 분리형 기계장치는 폭약에 의해 장력부재(Tention bar)를 절단함으로써, 분리 또는 전개를 수행하는 기술이 보편적으로 사용된다. 그러나 이러한 기술은 필연적으로 높은 취급 안전성을 요구하며, 폭발시의 큰 충격(Shock)과 점화시 가스와 같은 오염원(Contamination)을 유발하는 문제점이 있다. 또한, 폭발 시 발생할 수 있는 작은 파편들은 또 다른 충돌의 위험성을 수반한다. 발사체, 위성 등의 부분 구조물의 분리 또는 전개가 이러한 폭발식 장치(Pyrotechnic Device)에 의해 수행될 때에는 크게는 5000g 내지 7000g에 해당하는 충격이 발생하는데, 이러한 충격은 발사체 또는 위성체에 탑재된 민감한 전자장치 또는 위성탑재체 자체에 물리적인 손상을 유발할 수 있는 문제점이 있다. 특히 폭발 시 발생하는 가스와 같은 오염원은 위성탑재체 광학장치의 렌즈 또는 거울에 흡착되어 광학성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.

발사체, 유도미사일, 위성과 같은 분야에서는 부품 계층에서 단 한 번의 실패 요인이 발생하더라도, 이것이 전체 시스템의 임무 실패로 연결되는 특성을 지니고 있어서, 매우 높은 신뢰성이 요구된다. 따라서 분리 작동 시 낮은 충격과 빠른 작동시간을 보유할 수 있고, 오염 물질을 방출하지 않는 저충격 비폭발식 분리장치의 개발이 촉구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 분할 너트를 사용하여 외부의 큰 하중을 지지할 수 있으며, 형상기억합금 와이어와 스프링의 사용으로 빠른 분리 시간을 갖고 충격을 감소할 수 있고, 분리장치 작동 후 재조립을 위해 구조가 간단하며, 형상기억합금을 추가로 배치하여 하나의 와이어가 오작동하더라도 정상적으로 분리 작동을 수행할 수 있는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치 및 분리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 중공인 원통형 형상으로 이루어지고, 상부면은 개방되어 있으며 하부면에는 관통공이 형성된 하우징; 하우징의 상부면에 형성된 지지홈; 하우징의 하부에 구비되고, 하부와 상부에 각각 제 1 홈 및 제 2 홈이 형성되고, 하방으로 형성된 제 1 홈의 외주면은 상방으로 형성된 제 2 홈의 외주면보다 작게 성형하여 단이 형성된 슬리브; 제 1 홈의 내부면 일측에 형성된 롤러 지지 홈; 제 2 홈의 내부면 상부 일측에 형성된 볼 삽입 홈; 롤러 지지 홈에 구비되는 롤러; 하우징의 내부 바닥면과 슬리브의 단 사이에 구비되어 슬리브를 탄성 지지하는 압축 스프링; 제 1 홈의 내부에 삽입되고, 롤러에 의해 내부로 압착되도록 지지되는 분할 너트; 분할 너트의 외주면 일측에 구비되어, 슬리브가 상부로 이동 시 롤러가 삽입되어 분할 너트가 분할될 수 있는 공간을 제공하는 분할 너트 홈; 슬리브의 제 2 홈 바닥과 이격되도록 제 2 홈에 삽입되고, 제 2 홈의 볼 삽입 홈과 대응되는 하부 일측에 볼 관통공이 형성되고, 외주면 상부 일측에 하우징의 내부에 형성된 지지홈에 대응되는 확장부가 형성된 상부가 개방된 중공의 원통형으로 이루어진 부싱; 부싱의 확장부를 횡으로 관통하는 와이어 삽입공; 부싱의 개방된 상부면에 구비되는 부싱 뚜껑; 부싱의 내부에 삽입되고, 상부에 스프링 삽입 홈이 형성되고, 하부 일측에 볼 수납 홈이 형성된 트리거 블록; 볼 관통공과 볼 삽입 홈 사이에 구비되어 슬리브의 상향 이동을 제한하고, 트리거 블록의 상향 이동시, 볼 수납 홈으로 이동하여 슬리브의 상향 이동 제한을 해지하는 디텐트 볼; 스프링 삽입 홈에 삽입되어 트리거 블록이 임의로 상향이동하는 것을 방지하기 위해 부싱 뚜껑의 저면과 접촉하여 트리거 블록을 하방으로 탄성 지지하는 안전 스프링; 하우징의 개방된 상부면에 구비되어 부싱이 외부로 이탈하거나, 하우징 내부에서 움직이지 않도록 고정하는 하우징 뚜껑; 및 부싱의 일측에 구비된 와이어 삽입공을 통해 삽입되어, 트리거 블록의 일측면, 하면 및 타측면을 순차적으로 감싸고, 삽입된 일측면과 타측 방향에 구비된 와이어 삽입공을 통해 배출되고, 외부의 제어에 의해 압축되는 형상기억합금 와이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치에 의해 달성될 수 있다.

이때, 관통공은 분할 너트의 분할을 용이하게 할 수 있도록 하우징의 바닥면에서 부터 관통공으로 갈수록 높이가 높아지도록 경사면이 형성되고, 분할 너트의 저면은 경사면과 대응되는 형상으로 이루어진다.

또한, 하우징은 와이어 삽입공과 대응되는 외주면 일측에 와이어 배출공이 더 구비된다.

또한, 볼 삽입 홈은 디텐트 볼의 이동을 원할하게 하기 위해 하부면이 하방으로 경사가 지도록 형성되고, 볼 수납 홈은 상부면이 상방으로 경사가 지도록 형성된다.

또한, 볼 삽입 홈, 볼 관통공, 볼 수납 홈 및 디텐트 볼은 2개 내지 8개가 구비된다.

또한, 압축 스프링의 탄성이 형상기억합금 탄성 스프링의 탄성보다 상대적으로 크다.

또한, 트리거 블록의 양측면 및 저면에는 와이어의 이동 시 와이어의 경로를 제공하는 가이드 홈이 더 구비된다.

또한, 와이어는 2개 내지 3개로 이루어진다.

또한, 와이어와 연결되어 와이어를 압축하기 위한 전류를 인가하는 전류인가 장치를 더 포함한다.

또한, 부싱 뚜껑의 중심 일측에는 제 1 리셋 핀 삽입공이 형성되고, 하우징 뚜껑의 중심 일측에는 제 1 리셋 핀 삽입공과 대응되는 제 2 리셋 핀 삽입공이 형성된다.

또한, 분리장치의 재결합을 위하여 트리거 블록을 부싱의 내부로 밀어 넣기 위한 리셋 핀이 더 구비된다.

또한, 부싱의 확장부와 슬리브의 상부면 사이에 구비되어 슬리브의 상향 이동시 댐퍼 역할을 하는 형상기억합금 탄성 스프링이 더 구비된다.

다른 카테고리로써, 본 발명의 목적은 분리장치의 분리방법에 있어서, 형상기억합금 와이어에 전류를 인가하는 제 1 단계; 전류가 인가된 와이어가 형상기억 반응으로 수축하며 트리거 블록을 상부로 밀어올리는 제 2 단계; 트리거 블록이 상부로 이동하며 볼 관통공 및 볼 삽입 홈 사이에 구비되어 압축 스프링의 탄성에 의해 슬리브가 상부로 이동하는 것을 제한하는 디텐트 볼이 트리거 블록의 볼 수납 홈으로 이동하는 제 3 단계; 디텐트 볼이 볼 삽입 홈에서 이탈하여 볼 관통공을 통과하여 트리거 블록의 볼 수납 홈으로 이동하며 슬리브의 이동 제한이 해제됨에 따라 슬리브가 압축 스프링의 탄성에 의해 상부로 밀려 올라가는 제 4 단계; 슬리브가 상부로 이동하며 분할 너트의 외주면을 압착하던 롤러가 분할 너트의 외주면을 따라 이동하며 분할 너트의 외주면에 형성된 분할 너트 홈으로 롤러가 삽입되는 제 5 단계; 롤러가 분할 너트 홈으로 삽입되며 분할 너트 홈과 롤러 사이에서 발생하는 여유 공간으로 인해 분리체의 연결부를 고정하던 분할 너트가 분할되며 분리체를 분리하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법에 의해 달성될 수 있다.

이때, 제 1 단계는 2개 또는 3개로 구비된 형상기억합금 와이어에 동시에 전류를 인가하여 오작동을 방지한다.

또한, 제 2 단계가 실행 전에는 부싱 뚜껑과 트리거 블록 사이에 구비된 안전 스프링이 외부 진동에 의한 트리거 블록의 상향 이동을 방지한다.

또한, 제 4 단계에서는 부싱의 확장부와 슬리브 사이에 구비된 형상기억합금 탄성 스프링이 부싱의 저면과 슬리브의 제 2 홈 사이의 충격을 감소시킨다.

또한, 제 6 단계는 하우징의 하부면에 형성된 경사면을 따라 분할 너트가 분할 너트 홈과 롤러 사이의 여유 공간만큼 미끄러지면서 분할된다.

또한, 분리장치의 재사용을 위하여 리셋 핀을 하우징 뚜껑 및 부싱 뚜껑에 각각 형성된 제 2 리셋 핀 삽입공 및 제 1 리셋 핀 삽입공을 통해 삽입하여 분리장치를 초기 상태로 리셋하는 제 7 단계를 더 포함한다.

또한, 제 7 단계는, 제 2 단계 내지 제 6 단계가 역순으로 이루어진다.

본 발명에 따르면 부싱 및 슬리브의 상하 동작으로 인해 분할 너트가 분할되며 외부 구조물을 신속하고 안전하게 분리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 비폭발식 방법으로 외부 구조물을 분리하기 때문에 강한 충격이 발생하지 않으며, 폭발시 발생하는 가스와 같은 오염원의 발생을 방지할 수 있으며, 파편이 발생하지 않아 파편에 의한 2차 충돌의 위험성을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 형상기억합금 와이어의 사용으로 인해 분리 구조를 간단하게 할 수 있으며 와이어의 빠른 작동 시간과 중복 구조를 통해 분리시 보다 정확하고 신속한 작업이 가능하다.

또한, 분리장치의 분리작동 후 재조립 시 부품을 교체하거나 재공급이 필요없고, 즉각적으로 재조립이 가능한 구조로 되어 있어 재활용이 용이하고, 경제적인 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분해 사시도,
도 3은 도 1의 A-A 단면도,
도 4는 도 1의 B-B 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 형사기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 결합 상태를 나타내는 종단면도,
도 7은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리 상태를 나타내는 종단면도,
도 8은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 재조립 상태를 나타내는 종단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

<형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 구성>

도 1은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-B 단면도이다. 본 발명에 따른 저충격 비폭발식 분리장치(10)(이하, '분리장치'라 함.)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 하우징(100), 슬리브(200), 압축 스프링(410), 분할 너트(500), 부싱(600), 탄성 스프링(420), 트리거 블록(700), 안전 스프링(430) 및 와이어(800)로 이루어진다.

본 발명에 따른 하우징(100)은 전체적으로 중공인 원통형상으로 이루어진다. 이때, 하우징(100)의 상부면은 개방되어 있으며, 하부면에는 분리체(1000)의 연결부(1100)가 삽입될 수 있도록 관통공(110)이 형성된다. 이러한 관통공(110)이 형성된 하우징(100)의 하부면은 후술하는 분할 너트(500)가 자중에 의해 자연스럽게 분리되도록 하기 위하여 외측면에서 관통공(110)의 중심방향으로 갈수록 경사지도록 형성된다. 또한, 상부면에는 부싱(600)을 지지하기 위한 단턱을 형성하기 위하여 소정 깊이의 지지홈(120)이 형성되고, 외주면 상부 일측, 바람직하게는 지지홈(120)을 횡으로 관통하도록 와이어 배출공(130)이 구비된다. 여기서, 상부면 및 하부면은 설명의 편의를 위하여 도면을 위주로 설명한 것으로서 상부면 및 하부면은 서로 위치가 변경되어도 무방하다.

본 발명에 따른 슬리브(200)는 디텐트 볼(320)의 이동에 따라 제어되며 상하 이동하며 분할 너트(500)의 분할을 제어하는 장치이다. 이러한 슬리브(200)는 전체적으로 하우징(100)의 내부 횡단면과 동일한 형상으로 이루어지고, 하부와 상부에 각각 제 1 홈(210) 및 제 2 홈(220)이 형성된다. 이때, 제 1 홈(210)이 형성되는 하부는 제 2 홈(220)이 형성되는 상부보다 외주면이 상대적으로 작게하여 단(230)을 형성한다.

본 발명에 따른 슬리브(200)의 제 1 홈(210)의 일측에는 롤러 지지 홈(211)이 형성된다. 이러한 롤러 지지 홈(211)에는 분할 너트(500)가 임의로 분할되는 것을 방지하기 위하여 분할 너트(500)의 외주면을 압착하는 롤러(310)가 구비된다.

또한, 본 발명에 따른 슬리브(200)의 제 2 홈(220) 내부면 상부 일측에는 볼 삽입 홈(221)이 형성된다. 이러한 볼 삽입 홈(221)은 슬리브(200)가 상부로 이동하는 경우 디텐트 볼(320)이 자연스럽게 흐르도록 하기 위하여 하부면이 내측으로 갈수록 하방으로 경사지도록 형성된다.

본 발명에 따른 압축 스프링(410)은 하우징(100)의 바닥면과 슬리브(200)의 단(230) 사이에 구비되어 슬리브(200)를 탄성 지지하는 것이다. 이러한 압축 스프링(410)은 압축된 상태로 하우징(100)의 바닥면과 슬리브(200) 사이에 구비되어 있고, 디텐트 볼(320)이 볼 삽입 홈(221)에서 배출되며 슬리브(200)의 이동 제한을 해제하면 탄성에 의해 슬리브(200)를 상부로 밀어낸다.

본 발명에 따른 분할 너트(500)는 슬리브(200)의 제 1 홈(210)에 삽입되어 제 1 홈(210)에 구비된 롤러(310)에 의해 압착되며 볼트로 이루어진 분리체(1000)의 연결부(1100)를 고정하는 장치이다. 이러한 분할 너트(500)는 외부의 압력이 제거되면 복수로 분할되며 고정력을 해체한다. 이와 같이, 고정력을 해체하고 분할되기 위하여 외주면 일측, 바람직하게는 롤러(310)가 구비된 위치보다 소정간격 상부 일측에 슬리브(200)가 상부로 이동하는 경우 롤러(310)가 삽입될 수 있는 분할 너트 홈(510)이 형성된다. 이러한 분할 너트 홈(510)에 롤러(310)가 삽입됨으로써 여유 공간이 발생하고, 그 여유 공간으로 인해 분할 너트(500)가 분할할 수 있다.

본 발명에 따른 부싱(600)은 내부에 트리거 블록(700)을 삽입할 수 있는 공간을 제공하고, 슬리브(200)의 움직임을 제한하는 장치이다. 이러한 부싱(600)은 전체적으로 중공의 원통형으로 이루어지고, 상부 일측에는 하우징(100)의 내부에 형성된 지지홈(120)과 대응되는 확장부(620)가 형성된다. 또한, 하부 일측에는 디텐트 볼(320)이 이동할 수 있는 통로 역할을 하는 볼 관통공(610)이 형성된다. 볼 관통공(610)은 슬리브(200)가 하우징(100)의 바닥에 밀착된 상태에서 볼 삽입 홈(221)과 대응되는 위치에 구비된다. 또한, 확장부(620)에는 와이어(800)가 하우징(100)의 와이어 배출공(130)을 통해 삽입되어 확장부(620)를 횡으로 관통할 수 있는 와이어 삽입공(621)이 형성된다. 이러한 형상으로 이루어진 부싱(600)은 확장부(620)가 하우징(100)의 내부에 형성된 지지홈(120)에 지지되고, 하부 일측은 슬리브(200)의 제 2 홈(220)에 삽입되어, 부싱(600)의 저면이 슬리브(200)의 바닥과 소정간격 이격되도록 구비된다.

본 발명에 따른 부싱(600)의 개방된 상부면에는 트리거 블록(700)이 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 부싱 뚜껑(650)이 구비된다. 부싱 뚜껑(650)의 중앙 일측에는 트리거 블록(700)을 부싱(600)의 바닥으로 밀어 넣어 분리장치(10)를 리셋 시키기 위한 리셋 핀(950)이 삽입 될수 있는 제 1 리셋 핀 삽입공(651)이 형성된다.

본 발명에 따른 형상기억합금 탄성 스프링(420)은 부싱(600)의 확장부(620)와 슬리브(200)의 상부면 사이에 구비되어 압축 스프링(410)의 탄성에 의해 슬리브(200)가 상향으로 이동 시 슬리브(200)의 제 2 홈(220) 바닥과 부싱(600)의 저면이 충돌할 때 발생하는 충격을 감소시키기 위한 댐핑 역할을 하는 것이다. 이러한 형상기억합금 탄성 스프링(420)은 압축 스프링(410)과 비교하여 상대적으로 탄성을 작게 하여 압축 스프링(410)이 슬리브(200)를 상부로 밀어낼 때 방해가 되지 않도록 한다.

본 발명에 따른 트리거 블록(700)은 부싱(600)의 내부에 삽입되어 후술하는 형상기억합금 와이어(800)의 수축에 의해 상부로 이동하는 장치이다. 이러한 트리거 블록(700)은 상부면에 트리거 블록(700)을 하방으로 탄성 지지하기 위한 안전 스프링(430)이 삽입될 수 있는 스프링 삽입 홈(710)이 형성되고, 하부 일측에는 볼 수납 홈(720)이 형성된다. 여기서 볼 수납 홈(720)의 상부면은 디텐트 볼(320)의 삽입을 용이하게 하기 위하여 볼 수납 홈(720)의 상부면이 트리거 블록(700)의 외주면에서 홈으로 갈수록 하방으로 경사지도록 형성한다. 이때, 볼 수납 홈(720)은 트리거 블록(700)의 저면이 부싱(600)의 바닥면에 밀착되는 경우에는 부싱(600)의 볼 관공공보다 낮은 위치에 형성되어 디텐트 볼(320)이 삽입될 수 없게 하고, 형상기억합금 와이어(800)의 수축에 의해 트리거 블록(700)이 상승하는 경우 디텐트 볼(320)이 삽입될 수 있는 위치에 구비된다. 또한, 부싱(600)의 와이어 삽입공(621)이 형성된 일측과 대응되는 트리거 블록(700)의 양측면 및 바닥면에는 형상기억합금 와이어(800)의 경로를 제공하는 가이드 홈(730)이 형성되어 와이어(800)의 수축 및 인장 시 형상기억합금 와이어(800)가 경로를 이탈하는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 디텐트 볼(320)은 최초 볼 관통공(610)과 볼 삽입 홈(221) 사이에 구비되어 슬리브(200)의 이동을 제한하고, 트리거 블록(700)의 이동에 따라 볼 수납 홈(720)으로 이동하며 슬리브(200)의 이동 제한을 해제하는 장치이다. 이러한 디텐트 볼(320)은 슬리브(200)가 기울어 지지 않도록 지지하기 위하여 2개 내지 8개가 구비되며, 이에 따라 볼 삽입 홈(221), 볼 관공, 볼 수납 홈(720) 역시 각각 디텐트 볼(320)의 숫자에 대응되도록 슬리브(200), 부싱(600) 및 트리거 블록(700)에 등간격으로 구비된다.

본 발명에 따른 안전 스프링(430)은 트리거 블록(700)의 스프링 삽입 홈(710)과 부싱 뚜껑(650) 사이에 구비되어 와이어(800)에 전류인가 전 외부 진동 등에 의해 트리거 블록(700)이 상향 이동하여 분리장치(10)가 오작동하는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다. 이러한 안전 스프링(430)은 일반적인 코일 스프링을 사용한다.

본 발명에 따른 하우징(100)의 개방된 상부면에는 하우징 뚜껑(150)이 구비된다. 이러한 하우징 뚜껑(150)의 저면은 부싱 뚜껑(650)의 상면과 밀착되어 부싱(600)이 움직이지 않도록 고정하고, 중앙 일측에는 부싱 뚜껑(650)에 형성된 제 1 리셋 핀 삽입공(651)과 대응되는 제 2 리셋 핀 삽입공(151)이 형성된다.

본 발명에 따른 형상기억합금 와이어(800)는 하우징(100)의 일측면에 형성된 와이어 배출공(130), 부싱(600)의 와이어 삽입공(621)을 통해 삽입되어, 트리거 블록(700)에 형성된 가이드 홈(730)을 따라 트리거 블록(700)의 일측면, 저면 및 타측면을 순차적으로 감싸고, 와이어(800)가 삽입된 일측과 대향되는 타측의 와이어 삽입공(621) 및 와이어 배출공(130)을 통해 외부로 배출된다. 이러한 형상기억합금 와이어(800)는 외부에 구비된 전류인가 장치(900)와 같은 제어기의 신호에 따라 형상기억 반응에 따라 압축되며 트리거 블록(700)을 상부로 이동하는 작용을 한다. 이러한 와이어(800)는 2개 내지 3개로 구비되어 하나의 와이어(800)가 정상적으로 작동하지 않아도, 나머지 와이어(800)가 작동하여 분리장치(10)의 오작동을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 리셋 핀(950)은 분리장치(10)를 리셋하기 위한 것으로서, 하우징 뚜껑(150)에 형성된 제 2 리셋 핀 삽입공(151) 및 부싱 뚜껑(650)에 형성된 제 1 리셋 핀 삽입공(651)을 통해 삽입되어 트리거 블록(700)을 밀어 넣는 장치이다. 이러한 리셋 핀(950)은 전술한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 형태로 이루어져도 무방하다.

<형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법>

도 5는 본 발명에 따른 형사기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 결합 상태를 나타내는 종단면도이다. 본 발명에 분리장치(10)는 도 6에 도시된 바와 같이, 슬리브(200)의 저면은 하우징(100)의 바닥면에 대면되고, 분할 너트(500)의 외주면은 롤러(310)에 압착되어 분할되지 않고 고정된 상태로 분리체(1000)의 연결부(1100)를 체결한 상태를 유지한다. 이때, 디텐트 볼(320)은 부싱(600)의 볼 관통공(610)과 슬리브(200)의 볼 삽입 홈(221) 사이에 구비되어 있기 때문에 압축 스프링(410)의 탄성을 억제하여 슬리브(200)가 상부로 움직이는 것을 방지한다.

도 7은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리 상태를 나타내는 종단면도이다. 먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 전류인가 장치(900)에서 형상기억합금 와이어(800)로 전류를 인가(S100)하면 형상기억합금 와이어(800)는 형상기억 반응에 의해 수축하며 트리거 블록(700)을 상향 이동시킨다(S200). 이러한 작동의 오작동을 방지하기 위하여 형상기억합금 와이어(800)를 2개, 3개 또는 그 이상으로 구비하여 하나의 와이어(800)가 작동하지 않더라도 다른 와이어(800)가 작동할 수 있도록 한다.

이와 같이, 트리거 블록(700)이 상향 이동함에 따라 트리거 블록(700)의 볼 수납 홈(720)의 상부면 경사 및 슬리브(200)의 볼 삽입 홈(221)의 하부면 경사를 따라 디텐트 볼(320)은 자연스럽게 볼 삽입 홈(221)을 이탈하여 볼 수납 홈(720)으로 이동하며 슬리브(200)의 이동 제한을 해제한다(S300). 그리고 슬리브(200)는 압축 스프링(410)의 탄성에 의해 상향 이동하게 된다(S400). 이때, 형상기억합금 탄성 스프링(420)은 댐핑 역할을 수행하며 부싱(600)의 저면과 슬리브(200)의 제 2 홈(220) 바닥면 사이의 충돌을 억제하며 충격 발생을 감소시킨다. 형상기억합금 탄성 스프링(420)의 탄성은 압축 스프링(410)의 탄성 보다 작기 때문에 슬리브(200)를 상향 이동시키는 압축 스프링(410)에 큰 영향을 끼치지 않는다.

슬리브(200)가 상향이동 함에 따라 슬리브(200)의 제 1 홈(210)에 구비된 롤러(310) 역시 상향이동하며 분할 너트(500)의 외주면에 구비된 분할 너트 홈(510)에 삽입되며 롤러(310)와 분할 너트(500) 사이에 여유 공간을 발생한다(S500).

롤러(310)와 분할 너트(500) 사이에 여유 공간이 발생하게 되면 하우징(100)의 관통공(110)에 형성된 경사면을 따라 분할 너트(500)가 미끄러지며 분할 너트(500)가 분할되며 분리체(1000)의 연결부(1100)의 체결을 해제하며 분리체(1000)를 분리한다(S600).

도 8은 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 재조립 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분리장치(10)의 재사용을 위해 리셋 핀(950)을 하우징 뚜껑(150) 및 부싱 뚜껑(650)에 각각 형성된 제 2 리셋 핀 삽입공(151) 및 제 1 리셋 핀 삽입공(651)을 통해 리셋 핀(950)을 삽입하여 트리거 블록(700)을 하부로 밀어준다(S700). 이와 같이, 트리거 블록(700)의 저면이 부싱(600)의 바닥면과 밀착되도록 밀어주게 되면 분리 동작의 역순으로 모든 장치들이 이동하며 초기 상태를 유지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 분리장치
100 : 하우징
110 : 관통공
120 : 지지홈
130 : 와이어 배출공
150 : 하우징 뚜껑
151 : 제 2 리셋 핀 삽입공
200 : 슬리브
210 : 제 1 홈
211 : 롤러 지지 홈
220 : 제 2 홈
221 : 볼 삽입 홈
230 : 단
310 : 롤러
320 : 디텐트 볼
410 : 압축 스프링
420 : 형상기억합금 탄성 스프링
430 : 안전 스프링
500 : 분할 너트
510 : 분할 너트 홈
600 : 부싱
610 : 볼 관통공
620 : 확장부
621 : 와이어 삽입공
650 : 부싱 뚜껑
651 : 제 1 리셋 핀 삽입공
700 : 트리거 블록
710 : 스프링 삽입 홈
720 : 볼 수납 홈
730 : 가이드 홈
800 : 와이어
900 : 전류인가 장치
950 : 리셋 핀
1000 : 분리체
1100 : 연결부

Claims

중공인 원통형 형상으로 이루어지고, 상부면은 개방되어 있으며 하부면에는 관통공(110)이 형성된 하우징(100);
상기 하우징(100)의 상부면에 형성된 지지홈(120);
상기 하우징(100)의 하부에 구비되고, 하부와 상부에 각각 제 1 홈(210) 및 제 2 홈(220)이 형성되고, 하방으로 형성된 상기 제 1 홈(210)의 외주면은 상방으로 형성된 상기 제 2 홈(220)의 외주면보다 작게 성형하여 단(230)이 형성된 슬리브(200);
상기 제 1 홈(210)의 내부면 일측에 형성된 롤러 지지 홈(211);
상기 제 2 홈(220)의 내부면 상부 일측에 형성된 볼 삽입 홈(221);
상기 롤러 지지 홈(211)에 구비되는 롤러(310);
상기 하우징(100)의 내부 바닥면과 상기 슬리브(200)의 단(230) 사이에 구비되어 상기 슬리브(200)를 탄성 지지하는 압축 스프링(410);
상기 제 1 홈(210)의 내부에 삽입되고, 상기 롤러(310)에 의해 내부로 압착되도록 지지되는 분할 너트(500);
상기 분할 너트(500)의 외주면 일측에 구비되어, 상기 슬리브(200)가 상부로 이동 시 상기 롤러(310)가 삽입되어 상기 분할 너트(500)가 분할될 수 있는 공간을 제공하는 분할 너트 홈(510);
상기 슬리브(200)의 제 2 홈(220) 바닥과 이격되도록 상기 제 2 홈(220)에 삽입되고, 상기 제 2 홈(220)의 볼 삽입 홈(221)과 대응되는 하부 일측에 볼 관통공(610)이 형성되고, 외주면 상부 일측에 상기 하우징(100)의 내부에 형성된 지지홈(120)에 대응되는 확장부(620)가 형성된 상부가 개방된 중공의 원통형으로 이루어진 부싱(600);
상기 부싱(600)의 확장부(620)를 횡으로 관통하는 와이어 삽입공(621);
상기 부싱(600)의 개방된 상부면에 구비되는 부싱 뚜껑(650);
상기 부싱(600)의 내부에 삽입되고, 상부에 스프링 삽입 홈(710)이 형성되고, 하부 일측에 볼 수납 홈(720)이 형성된 트리거 블록(700);
상기 볼 관통공(610)과 볼 삽입 홈(221) 사이에 구비되어 상기 슬리브(200)의 상향 이동을 제한하고, 트리거 블록(700)의 상향 이동시, 볼 수납 홈(720)으로 이동하여 슬리브(200)의 상향 이동 제한을 해지하는 디텐트 볼(320);
상기 스프링 삽입 홈(710)에 삽입되어 상기 트리거 블록(700)이 임의로 상향이동하는 것을 방지하기 위해 상기 부싱 뚜껑(650)의 저면과 접촉하여 상기 트리거 블록(700)을 하방으로 탄성 지지하는 안전 스프링(430);
상기 하우징(100)의 개방된 상부면에 구비되어 상기 부싱(600)이 외부로 이탈하거나, 하우징(100) 내부에서 움직이지 않도록 고정하는 하우징 뚜껑(150); 및
상기 부싱(600)의 일측에 구비된 와이어 삽입공(621)을 통해 삽입되어, 상기 트리거 블록(700)의 일측면, 하면 및 타측면을 순차적으로 감싸고, 삽입된 일측면과 타측 방향에 구비된 와이어 삽입공(621)을 통해 배출되고, 외부의 제어에 의해 압축되는 형상기억합금 와이어(800);를 포함하되,
상기 하우징(100)의 하부면은 상기 분할 너트(500)의 분할을 용이하게 할 수 있도록 상기 하우징(100)의 바닥면 외측에서 부터 상기 관통공(110) 방향으로 갈수록 높이가 높아지도록 경사면이 형성되고,
상기 분할 너트(500)의 저면은 상기 경사면과 대응되는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 하우징(100)은 와이어 삽입공(621)과 대응되는 외주면 일측에 와이어 배출공(130)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 볼 삽입 홈(221)은 상기 디텐트 볼(320)의 이동을 원할하게 하기 위해 하부면이 하방으로 경사가 지도록 형성되고,
상기 볼 수납 홈(720)은 상부면이 상방으로 경사가 지도록 형성된 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 볼 삽입 홈(221), 볼 관통공(610), 볼 수납 홈(720) 및 디텐트 볼(320)은 각각 2개 내지 8개가 구비되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 압축 스프링(410)의 탄성이 상기 형상기억합금 탄성 스프링(420)의 탄성보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 트리거 블록(700)의 양측면 및 저면에는 상기 와이어(800)의 이동 시 와이어(800)의 경로를 제공하는 가이드 홈(730)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 와이어(800)는 2개 내지 3개로 이루어진 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 와이어(800)와 연결되어 상기 와이어(800)를 압축하기 위한 전류를 인가하는 전류인가 장치(900)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 부싱 뚜껑(650)의 중심 일측에는 제 1 리셋 핀 삽입공(651)이 형성되고,
상기 하우징 뚜껑(150)의 중심 일측에는 상기 제 1 리셋 핀 삽입공(651)과 대응되는 제 2 리셋 핀 삽입공(151)이 형성되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 10항에 있어서,
상기 분리장치(10)의 재결합을 위하여 상기 트리거 블록(700)을 부싱(600)의 내부로 밀어 넣기 위한 리셋 핀(950)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
제 1항에 있어서,
상기 부싱(600)의 확장부(620)와 상기 슬리브(200)의 상부면 사이에 구비되어 상기 슬리브(200)의 상향 이동시 댐퍼 역할을 하는 형상기억합금 탄성 스프링(420)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치.
분리장치(10)의 분리방법에 있어서,
형상기억합금 와이어(800)에 전류를 인가하는 제 1 단계(S100);
상기 전류가 인가된 와이어(800)가 형상기억 반응으로 수축하며 트리거 블록(700)을 상부로 밀어올리는 제 2 단계(S200);
상기 트리거 블록(700)이 상부로 이동하며 볼 관통공(610) 및 볼 삽입 홈(221) 사이에 구비되어 압축 스프링(410)의 탄성에 의해 슬리브(200)가 상부로 이동하는 것을 제한하는 디텐트 볼(320)이 상기 트리거 블록(700)의 볼 수납 홈(720)으로 이동하는 제 3 단계(S300);
상기 디텐트 볼(320)이 볼 삽입 홈(221)에서 이탈하여 볼 관통공(610)을 통과하여 트리거 블록(700)의 볼 수납 홈(720)으로 이동하며 상기 슬리브(200)의 이동 제한이 해제됨에 따라 상기 슬리브(200)가 상기 압축 스프링(410)의 탄성에 의해 상부로 밀려 올라가는 제 4 단계(S400);
상기 슬리브(200)가 상부로 이동하며 분할 너트(500)의 외주면을 압착하던 롤러(310)가 상기 분할 너트(500)의 외주면을 따라 이동하며 상기 분할 너트(500)의 외주면에 형성된 분할 너트 홈(510)으로 상기 롤러(310)가 삽입되는 제 5 단계(S500);
상기 롤러(310)가 상기 분할 너트 홈(510)으로 삽입되며 상기 분할 너트 홈(510)과 롤러(310) 사이에서 발생하는 여유 공간으로 인해 분리체(1000)의 연결부(1100)를 고정하던 분할 너트(500)가 하우징(100)의 하부면에 형성된 경사면을 따라 상기 분할 너트 홈(510)과 상기 롤러(310) 사이의 여유 공간만큼 미끄러지며 분할되면서 분리체(1000)를 분리하는 제 6 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법.
제 13항에 있어서,
상기 제 1 단계(S100)는 2개 또는 3개로 구비된 상기 형상기억합금 와이어(800)에 동시에 전류를 인가하여 오작동을 방지하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법.
제 13항에 있어서,
상기 제 2 단계(S200)가 실행 전에는 부싱 뚜껑(650)과 상기 트리거 블록(700) 사이에 구비된 안전 스프링(430)이 외부 진동에 의한 상기 트리거 블록(700)의 상향 이동을 방지하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법.
제 13항에 있어서,
상기 제 4 단계(S400)에서는 부싱(600)의 확장부(610)와 상기 슬리브(200) 사이에 구비된 형상기억합금 탄성 스프링(420)이 상기 부싱(600)의 저면과 상기 슬리브(200)의 제 2 홈(220) 사이의 충격을 감소시키는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법.
삭제
제 13항에 있어서,
상기 분리장치(10)의 재사용을 위하여 리셋 핀(950)을 하우징 뚜껑(150) 및 부싱 뚜껑(650)에 각각 형성된 제 2 리셋 핀 삽입공(151) 및 제 1 리셋 핀 삽입공(651)을 통해 삽입하여 상기 분리장치(10)를 초기 상태로 리셋하는 제 7 단계(S700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법.
제 18항에 있어서,
상기 제 7 단계(S700)는,
상기 제 2 단계(S200) 내지 제 6 단계(S600)가 역순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 저충격 비폭발식 분리장치의 분리방법.